Τον Φεβρουάριο του 2016, επιστήμονες στο Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Laser Interferometer (LIGO) ανακοίνωσαν την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων (GWs). Έκτοτε, έχουν εντοπιστεί πολλά γεγονότα, παρέχοντας μια εικόνα για ένα κοσμικό φαινόμενο που είχε προβλεφθεί πριν από έναν αιώνα από τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν.
Πριν από λίγο περισσότερο από ένα χρόνο, το LIGO μεταφέρθηκε εκτός σύνδεσης, ώστε να γίνουν αναβαθμίσεις στα όργανα του, τα οποία θα επέτρεπαν την πραγματοποίηση ανιχνεύσεων «εβδομαδιαία ή ακόμα πιο συχνά». Μετά την ολοκλήρωση των αναβαθμίσεων την 1η Απριλίου, το παρατηρητήριο επανήλθε στο διαδίκτυο και πραγματοποίησε όπως αναμενόταν, εντοπίζοντας δύο πιθανά βαρυτικά κύματα σε διάστημα δύο εβδομάδων.
Η LIGO ανακοίνωσε την πρώτη από τις δύο νέες εκδηλώσεις της GW στις 8 Απριλίου, και στη συνέχεια μια δεύτερη ανακοίνωση στις 12 Απριλίου. Τα σήματα εντοπίστηκαν χάρη στη συνεργασία τριών εγκαταστάσεων μεταξύ της LIGO και του Παρατηρητηρίου της Παρθένου στην Ιταλία, και πιστεύεται ότι και τα δύο ήταν το αποτέλεσμα μιας συγχώνευσης ζευγών μαύρων οπών.
Χάρη στις αναβαθμίσεις που έγιναν τόσο στο LIGO όσο και στο Virgo, αυτή η επιστημονική συνεργασία μπόρεσε να αυξήσει την ευαισθησία των οργάνων της κατά περίπου 40%. Για την τρίτη διαδρομή παρατήρησης (που ονομάστηκε O3), η αστρονομική κοινότητα επωφελήθηκε επίσης από ένα νέο σύστημα δημόσιας ειδοποίησης, όπου η ομάδα LIGO στέλνει ειδοποιήσεις όταν γίνονται ανιχνεύσεις, έτσι ώστε παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο να μπορούν να δείχνουν τα τηλεσκόπια τους στην πηγή.
Παρατηρώντας την πηγή σε διαφορετικά μήκη κύματος (οπτική, ακτινογραφία, υπεριώδης ακτινοβολία, ραδιόφωνο κ.λπ.), οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για το τι προκαλεί τα συμβάντα GW και για τη δυναμική πίσω από αυτά. Για αυτές τις τελευταίες ανιχνεύσεις, μια ομάδα επιστημόνων από το Πανεπιστήμιο Penn State - με επικεφαλής τον Chad Hanna, αναπληρωτή καθηγητή φυσικής, αστρονομίας και αστροφυσικής - έπαιξε ζωτικό ρόλο.
Όπως εξήγησε ο Cody Messick, μεταπτυχιακός φοιτητής της φυσικής στο Penn State και μέλος της ομάδας LIGO:
«Το Penn State είναι μέρος μιας μικρής ομάδας επιστημόνων της LIGO που αναλύει τα δεδομένα σε σχεδόν πραγματικό χρόνο. Συγκρίνουμε συνεχώς τα δεδομένα με εκατοντάδες χιλιάδες διαφορετικά πιθανά κύματα βαρύτητας και ανεβάζουμε τυχόν σημαντικούς υποψηφίους σε μια βάση δεδομένων το συντομότερο δυνατό. Παρόλο που υπάρχουν πολλές διαφορετικές ομάδες που εκτελούν όλες παρόμοιες αναλύσεις, η ανάλυση που διενήργησε η ομάδα του Penn State ανέβασε τους υποψηφίους που δημοσιοποιήθηκαν και για τις δύο αυτές ανιχνεύσεις. "
Κατά τη διάρκεια των τελευταίων εννέα μηνών, η Messick ήταν υπεύθυνη για τη διασφάλιση ότι οι υποψήφιοι GW που πρόσφατα ανεβάστηκαν περιέχουν πληροφορίες από όλους τους ανιχνευτές που εκτελούνται κατά τη στιγμή της ανίχνευσης. Αυτό βοηθά τους αστρονόμους να εντοπίσουν σήματα περιορίζοντας την προβλεπόμενη περιοχή του ουρανού από την οποία προέρχεται το σήμα.
Οι δημόσιες ειδοποιήσεις LIGO περιλαμβάνουν επίσης έναν χάρτη-ουρανού που δείχνει την πιθανή τοποθεσία της πηγής στον ουρανό, την ώρα του συμβάντος και τι είδους εκδήλωση πιστεύεται ότι είναι. Η LIGO έχει επίσης πει ότι στο μέλλον, οι ανακοινώσεις των υποψηφίων εκδηλώσεων θα ακολουθούνται από πιο λεπτομερείς πληροφορίες μόλις έχουν την ευκαιρία να τους ελέγξουν και να τις μελετήσουν σωστά.
Όπως έθεσε ο Ryan Magee, μεταπτυχιακός φοιτητής φυσικής στο Penn State και μέλος της ομάδας LIGO:
«Αυτές είναι σχεδόν σε πραγματικό χρόνο ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων που παράγονται από δύο πιθανές συγκρούσεις μαύρων οπών. Εντοπίσαμε το πρώτο σήμα μέσα σε περίπου 20 δευτερόλεπτα από την άφιξή του στη γη. Μπορούμε να ρυθμίσουμε αυτόματες ειδοποιήσεις για να λαμβάνουμε τηλεφωνικές κλήσεις και κείμενα όταν αναγνωρίζεται ένας σημαντικός υποψήφιος. Σκέφτηκα ότι έλαβα ένα ανεπιθύμητο τηλεφώνημα στην αρχή! "
Μέχρι στιγμής, οι αστρονόμοι έχουν συμπεράνει ότι τα συμβάντα GW μπορεί να είναι το αποτέλεσμα των συγχωνεύσεων δυαδικών μαύρων οπών, μιας συγχώνευσης μεταξύ μιας μαύρης τρύπας και ενός αστεριού νετρονίων ή μιας συγχώνευσης δυαδικών αστεριών νετρονίων. Κάθε ένα από αυτά τα γεγονότα παράγει βαρυτικά κύματα με πολύ διαφορετικά σήματα, κάτι που επιτρέπει στους αστρονόμους να προσδιορίσουν την αιτία.
Σε αυτήν την περίπτωση, τα γεγονότα πιστεύεται ότι είναι το αποτέλεσμα δυαδικών συγχωνεύσεων μαύρων οπών, οι οποίες θα δοκιμαστούν με παρατηρήσεις παρακολούθησης τις επόμενες εβδομάδες και μήνες. Ο Surabhi Sachdev, μεταδιδακτορικός ερευνητής του Eberly στη φυσική στο Penn State και μέλος της ομάδας LIGO, εξήγησε τη σημασία αυτών των τελευταίων εκδηλώσεων:
«Αυτή είναι η πρώτη παρατήρηση LIGO που δημοσιοποιήθηκε αμέσως με αυτοματοποιημένο τρόπο. Αυτή είναι η νέα πολιτική LIGO ξεκινώντας με αυτήν την παρατήρηση. Οι εκδηλώσεις δημοσιοποιούνται αμέσως αυτόματα. Μετά τον ανθρώπινο έλεγχο, εκδίδεται επιβεβαίωση ή ανάκληση εντός ωρών. "
Με την αυξημένη ευαισθησία των ανιχνευτών τους, η ομάδα LIGO ελπίζει ότι όχι μόνο θα κάνει περισσότερες ανιχνεύσεις, αλλά θα εντοπίσει μια μεγαλύτερη ποικιλία σημάτων. Μέχρι στιγμής, έχουν εντοπιστεί συμβάντα που ήταν αποτέλεσμα συγχωνεύσεων μεταξύ δύο μαύρων οπών ή αστεριών νετρονίων. Ελπίζουμε ότι στο εγγύς μέλλον, η ομάδα θα μπορούσε να εντοπίσει ένα σήμα που παράγεται από τη συγχώνευση μιας μαύρης τρύπας και ενός αστεριού νετρονίων.
Όποια και αν είναι η επόμενη εκδήλωση, μπορείτε να περιμένετε ότι θα το ακούσουμε! Το κοινό μπορεί να παρακολουθεί τις δημόσιες ειδοποιήσεις στη διεύθυνση https://gracedb.ligo.org/latest/ ή μπορείτε να κατεβάσετε την εφαρμογή ειδοποίησης στην εφαρμογή iPhone Gravitational Wave Events.
