Ο κεραυνός έχει χτυπήσει δύο φορές - ίσως τρεις φορές - και επιστήμονες από το Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων Laser Interferometer, ή LIGO, ελπίζουν ότι αυτή είναι μόνο η αρχή μιας νέας εποχής κατανόησης του Σύμπαντός μας. Αυτή η «αστραπή» ήρθε με τη μορφή των αόριστων, δύσκολο να εντοπιστούν βαρυτικών κυμάτων, που παράγονται από γιγάντια γεγονότα, όπως ένα ζευγάρι μαύρων οπών που συγκρούονται. Η ενέργεια που απελευθερώνεται από ένα τέτοιο γεγονός διαταράσσει τον ίδιο τον ιστό του χώρου και του χρόνου, σαν τους κυματισμούς σε μια λίμνη. Η σημερινή ανακοίνωση είναι το δεύτερο σετ κυματισμών βαρυτικών κυμάτων που εντοπίστηκαν από τη LIGO, μετά την ιστορική πρώτη ανίχνευση που ανακοινώθηκε τον Φεβρουάριο του τρέχοντος έτους.
«Αυτή η σύγκρουση συνέβη πριν από 1,5 δισεκατομμύριο χρόνια», δήλωσε η Gabriela Gonzalez του κρατικού πανεπιστημίου της Λουιζιάνας σε συνέντευξη Τύπου για να ανακοινώσει τη νέα ανίχνευση, «και με αυτό μπορούμε να σας πούμε την εποχή της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων.»
Η πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων της LIGO από τη συγχώνευση μαύρων οπών πραγματοποιήθηκε στις 14 Σεπτεμβρίου 2015 και επιβεβαίωσε μια σημαντική πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του 1915 του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Η δεύτερη ανίχνευση πραγματοποιήθηκε στις 25 Δεκεμβρίου 2015, και καταγράφηκε και από τους δύο ανιχνευτές LIGO.
Ενώ η πρώτη ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων που κυκλοφόρησε από τη βίαιη συγχώνευση των μαύρων τρυπών ήταν λίγο «χτύπημα» που διήρκεσε μόνο το ένα πέμπτο του δευτερολέπτου, αυτή η δεύτερη ανίχνευση ήταν περισσότερο από ένα «κοίλο» που ήταν ορατό για ένα ολόκληρο δευτερόλεπτο σε τα δεδομένα. Ακούστε σε αυτό το βίντεο:
«Αυτό ονομάζουμε τη μουσική της βαρύτητας», δήλωσε ο Γκονζάλες καθώς έπαιξε το βίντεο στη σημερινή συνέντευξη τύπου.
Ενώ τα βαρυτικά κύματα δεν είναι ηχητικά κύματα, οι ερευνητές μετέτρεψαν την ταλάντωση και τη συχνότητα του βαρυτικού κύματος σε ένα ηχητικό κύμα με την ίδια συχνότητα. Γιατί τα δύο γεγονότα ήταν τόσο διαφορετικά;
Από τα δεδομένα, οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι το δεύτερο σύνολο βαρυτικών κυμάτων παρήχθησαν κατά τις τελευταίες στιγμές της συγχώνευσης δύο μαύρων οπών που ήταν 14 και 8 φορές τη μάζα του Ήλιου και η σύγκρουση παρήγαγε μια μοναδική, πιο μαζική περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα 21 φορές τη μάζα του Ήλιου. Συγκριτικά, οι μαύρες τρύπες που εντοπίστηκαν τον Σεπτέμβριο του 2015 ήταν 36 και 29 φορές η μάζα του Ήλιου, ενώθηκαν σε μια μαύρη τρύπα 62 ηλιακών μαζών.
Οι επιστήμονες δήλωσαν ότι τα κύματα βαρύτητας υψηλότερης συχνότητας από τις μαύρες τρύπες χαμηλότερης μάζας έπληξαν το «γλυκό σημείο» ευαισθησίας των ανιχνευτών LIGO.
«Είναι πολύ σημαντικό ότι αυτές οι μαύρες τρύπες ήταν πολύ λιγότερο μαζικές από αυτές που παρατηρήθηκαν στην πρώτη ανίχνευση», δήλωσε ο Γκονζάλες. "Λόγω των ελαφρύτερων μαζών τους σε σύγκριση με την πρώτη ανίχνευση, πέρασαν περισσότερο χρόνο - περίπου ένα δευτερόλεπτο - στην ευαίσθητη ζώνη των ανιχνευτών. Είναι μια πολλά υποσχόμενη αρχή για τη χαρτογράφηση των πληθυσμών των μαύρων τρυπών στο σύμπαν μας. "
Το LIGO επιτρέπει στους επιστήμονες να μελετήσουν το Σύμπαν με έναν νέο τρόπο, χρησιμοποιώντας τη βαρύτητα αντί για το φως. Το LIGO χρησιμοποιεί λέιζερ για να μετρήσει με ακρίβεια τη θέση των καθρεπτών που διαχωρίζονται μεταξύ τους κατά 4 χιλιόμετρα, περίπου 2,5 μίλια, σε δύο τοποθεσίες που απέχουν πάνω από 3.000 χιλιόμετρα, στο Λίβινγκστον, τη Λουιζιάνα και το Χάνφορντ, Ουάσιγκτον. Έτσι, το LIGO δεν ανιχνεύει άμεσα το συμβάν σύγκρουσης της μαύρης τρύπας, ανιχνεύει το τέντωμα και τη συμπίεση του ίδιου του χώρου. Οι ανιχνεύσεις μέχρι στιγμής είναι αποτέλεσμα της ικανότητας της LIGO να μετρά την αναστάτωση του χώρου με ακρίβεια 1 μέρους σε χίλια δισεκατομμύρια δισεκατομμύρια. Το σήμα από την τελευταία εκδήλωση, με το όνομα GW151226, δημιουργήθηκε από την ύλη που μετατράπηκε σε ενέργεια, η οποία κυριολεκτικά κούνησε τον χωροχρόνο όπως ο Jello.
Το μέλος της ομάδας LIGO Fulvio Ricci, φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ρώμης La Sapienzaa είπε ότι υπήρχε μια τρίτη «υποψήφια» ανίχνευση ενός συμβάντος τον Οκτώβριο, το οποίο ο Ricci είπε ότι προτιμά να ονομάσει «σκανδάλη», αλλά ήταν πολύ λιγότερο σημαντικό και το σήμα στο θόρυβο δεν είναι αρκετά μεγάλο για να μετρηθεί επίσημα ως ανίχνευση.
Ωστόσο, η ομάδα είπε, οι δύο επιβεβαιωμένες ανιχνεύσεις δείχνουν ότι οι μαύρες τρύπες είναι πολύ πιο συχνές στο Σύμπαν από ό, τι πίστευαν προηγουμένως, και μπορεί συχνά να έρχονται σε ζεύγη.
«Η δεύτερη ανακάλυψη« έβαλε πραγματικά το «Ο» για το Παρατηρητήριο στο LIGO », δήλωσε ο Albert Lazzarini, αναπληρωτής διευθυντής του εργαστηρίου LIGO στο Caltech. «Με ανιχνεύσεις δύο ισχυρών γεγονότων στους τέσσερις μήνες της πρώτης μας παρατήρησης, μπορούμε να αρχίσουμε να κάνουμε προβλέψεις για το πόσο συχνά θα ακούμε τα βαρυτικά κύματα στο μέλλον. Το LIGO μας φέρνει έναν νέο τρόπο να παρατηρήσουμε μερικά από τα πιο σκοτεινά αλλά πιο ενεργητικά γεγονότα στο σύμπαν μας. "
Το LIGO είναι πλέον εκτός σύνδεσης για βελτιώσεις. Η επόμενη λειτουργία λήψης δεδομένων θα ξεκινήσει αυτό το φθινόπωρο και οι βελτιώσεις στην ευαισθησία του ανιχνευτή θα μπορούσαν να επιτρέψουν στο LIGO να φτάσει έως και 1,5 έως δύο φορές περισσότερο από τον όγκο του σύμπαντος σε σύγκριση με την πρώτη εκτέλεση. Ένας τρίτος ιστότοπος, ο ανιχνευτής Παρθένου που βρίσκεται κοντά στην Πίζα της Ιταλίας, με σχέδιο παρόμοιο με τους δίδυμους ανιχνευτές LIGO, αναμένεται να συνδεθεί στο διαδίκτυο κατά τη διάρκεια του τελευταίου μισού της επικείμενης παρατήρησης της LIGO. Η Παρθένος θα βελτιώσει την ικανότητα των φυσικών να εντοπίζουν την πηγή κάθε νέου συμβάντος, συγκρίνοντας διαφορές κλίμακας χιλιοστών του δευτερολέπτου στον χρόνο άφιξης των εισερχόμενων σημάτων κύματος βαρύτητας.
Εν τω μεταξύ, μπορείτε να βοηθήσετε την ομάδα LIGO με το πρόγραμμα επιστήμης πολιτών Gravity Spy μέσω του Zooniverse.
Πηγές για περαιτέρω ανάγνωση:
Δελτία Τύπου:
Πανεπιστήμιο του Μέριλαντ
Πανεπιστήμιο Northwestern
Πανεπιστήμιο της Δυτικής Βιρτζίνια
Κρατικό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας
Επιστολές φυσικής επισκόπησης: GW151226: Παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων από μια συνένωση μαύρης τρύπας 22-Solar-Mass Binary
Σελίδα γεγονότων LIGO, Caltech
Για μια εξαιρετική επισκόπηση των βαρυτικών κυμάτων, των πηγών τους και της ανίχνευσής τους, ρίξτε μια ματιά στις εξαιρετικές σειρές άρθρων του Markus Possel που παρουσιάσαμε στο UT τον Φεβρουάριο:
