11. februára 2016 vedci z Gravitačného vlnového observatória laserových interferónov (LIGO) urobili históriu, keď oznámili vôbec prvú detekciu gravitačných vĺn (GW). Odvtedy došlo k viacerým detekciám a vedecká spolupráca medzi observatóriami - napríklad Advanced LIGO a Advanced Virgo - umožňujú bezprecedentnú úroveň citlivosti a zdieľania údajov.
Predtým sa potvrdilo sedem takýchto udalostí, z ktorých šesť bolo spôsobených zlúčením binárnych čiernych dier (BBH) a jedna zlúčením binárnych neutrónových hviezd. V sobotu 1. decembra tím vedcov LIGO Scientific Collaboration (LSC) a Virgo Collaboration predstavil nové výsledky, ktoré naznačili objav ďalších štyroch udalostí gravitačnej vlny. Celkový počet GW udalostí zistených za posledné tri roky sa tak zvýši na jedenásť.
Prezentácia s názvom „Vlastnosti populácií binárnych čiernych dier odvodených z prvého a druhého pozorovacieho behu pokročilého LIGO a pokročilej panny“ sa uskutočnila počas seminára o gravitačnej vlne fyziky a astronómie (GWPAW) v roku 2018, ktorý sa uskutočnil od 1. decembra do decembra 4. na University of Maryland.
Toto každoročné podujatie, ktoré organizuje Spoločný vesmírny vedecký inštitút (JSI), partnerstvo medzi University of Maryland a Goddard Space Flight Center NASA, spája vedcov a výskumníkov z celého sveta, aby prediskutovali súčasné a budúce problémy súvisiace s odhalením a štúdium gravitačných vĺn.
V priebehu prezentácie Michael Pürrer - vedecký pracovník v divízii astrofyzikálnej a kozmologickej relativity v AEI Potsdam - predstavil výsledky prvého katalógu v GWPAW v sobotu v mene vedeckej spolupráce LIGO a spolupráce v panne. Patria sem sedem predtým zistených udalostí a štyri nedávne detekcie. Ako uviedol počas prezentácie:
„V tomto katalógu uvádzame podrobnú analýzu všetkých 11 detekcií gravitačných vĺn nájdených v O1 a O2. Spoliehame sa na najmodernejšie modely gravitačného tvaru vlny emitovaného z týchto kataklyzmatických udalostí, aby sme mohli odvodiť binárne masy, otočky a prílivové deformácie. Som veľmi hrdý na to, že som sa podieľal na tomto vynikajúcom úsilí vedeckej spolupráce LIGO a spolupráce na panne. “
Nové udalosti, ktoré boli výsledkom fúzií BBH, sa označujú ako GW170729, GW170809, GW170818 a GW170823 na základe dátumov, v ktorých boli zistené. Všetky štyri boli zistené počas druhého pozorovacieho behu LIGO a VIRGO (O2), ktorý trval od 30. novembra 2016 do 25. augusta 2017.
Alessandra Buonanno, riaditeľka divízie astrofyzikálnej a kozmetickej relativity v AEI-Potsdam a profesorka College Park na University of Maryland, bola hlavným prispievateľom k týmto nedávnym zisteniam. Ako naznačila v nedávnej tlačovej správe AEI:
„Najmodernejšie modely priebehov, pokročilé spracovanie údajov a lepšia kalibrácia prístrojov nám umožnili presnejšie odvodiť astrofyzikálne parametre predtým ohlásených udalostí. Teším sa na ďalšie pozorovacie obdobie na jar 2019, kde očakávame odhalenie viac ako dvoch fúzií čiernych dier za mesiac zhromaždených údajov! “
Podľa výsledkov tímu pozorované BBH pokrývajú široký rozsah hmotností komponentov, od 7,6 do 50,6 slnečných hmôt. Tím tiež zistil, že v dvoch z BBH (GW151226 a GW170729) je veľmi pravdepodobné, že aspoň jedna z čiernych dier sa točí. Najdôležitejšie zo všetkého však bolo, že nové zistenia pri štúdiu GW priniesli dva nové záznamy.
Napríklad udalosť známa ako GW170818 sa na observatóriách LIGO a Panna nachádzala na oblohe s presnosťou na severnej nebeskej pologuli. V skutočnosti bol identifikovaný s presnosťou 39 štvorcových stupňov (195-násobok zdanlivej veľkosti úplňku), čo z neho robí doteraz najlepšie lokalizovanú BBH.
Okrem toho udalosť známa ako GW170729 bola doteraz najmasívnejším a najďalej vzdialeným zdrojom gravitačnej vlny. Okrem zapojenia dvojice čiernych dier, ktoré mali kombinovanú hmotnosť viac ako 50-krát väčšiu ako Slnko, došlo k fúzii pred 5 miliardami rokov a uvoľnil ekvivalent takmer piatich slnečných hmôt vo forme gravitačného žiarenia.
Pri pohľade do budúcnosti tím dúfa, že objaví ďalšie objavy počas tretieho pozorovacieho behu (O3) Advanced LIGO a Virgo, ktorý sa má začať začiatkom roku 2019. Tento beh bude ťažiť z ďalšieho zvýšenia citlivosti na LIGO a Virgo, ako aj zahrnutie observatória Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) v Japonsku (pravdepodobne ku koncu O3).
Ako Karsten Danzmann, riaditeľ divízie laserovej interferometrie a gravitačnej vlnovej astronómie v AEI-Hannover, vyjadril:
„Som rád, že veľa pokročilých technológií detektorov vyvinutých v našom detektore GEO600 pomohlo zvýšiť citlivosť O2 a že v O3 sa v LIGO a Panne využije ďalšia technológia propagovaná v GEO600, stlačené svetlo.“
S týmito aktualizáciami a pridaním KAGRA sa v najbližších rokoch očakáva veľa desiatok udalostí GW, ktoré vzniknú zlúčením binárnych systémov. Tieto najnovšie výsledky tiež ponúkajú ďalšiu validáciu nástrojov observatórií LIGO a Panny, ako aj efektívnosť medzinárodnej spolupráce, ktorá je za nimi.
A so zistením štyroch ďalších udalostí GW sa počet prípadových štúdií, z ktorých vedci môžu čerpať informácie, zvýšil takmer o 50%. Budú sa tak môcť dozvedieť viac o populácii binárnych systémov, ktoré spôsobujú udalosti GW, nehovoriac o miere, v akej sa tieto typy fúzií uskutočňujú.
Výsledky prieskumov tímu boli tiež prezentované v dvoch publikáciách, ktoré sa nedávno objavili online. Prvý dokument s názvom „GWTC-1: Gravitačný vlnový prechodný katalóg kompaktných binárnych fúzií pozorovaný LIGO a Pannou počas prvého a druhého pozorovacieho obdobia predstavuje podrobný katalóg všetkých detekcií gravitačných vĺn.
Druhý článok, „Binárne vlastnosti populácií čiernych dier odvodený z prvého a druhého pozorovacieho obdobia pokročilého LIGO a pokročilej panny“, popisuje charakteristiky zlúčenej populácie čiernych dier. Spoločnosť LIGO je financovaná Národnou vedeckou nadáciou (NSF) a prevádzkuje ju Caltech a Massachusetts Institute of Technology (MIT).
