Τον Φεβρουάριο του 2016, οι επιστήμονες στο Παρατηρητήριο Laser Interferometer Gravitational-Wave (LIGO) έγραψαν ιστορία ανακοινώνοντας την πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων (GWs). Αυτοί οι κυματισμοί στο ίδιο το ύφασμα του Σύμπαντος, που προκαλούνται από συγχωνεύσεις μαύρων οπών ή σύγκρουση λευκών νάνων, προβλέφθηκαν για πρώτη φορά από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν περίπου πριν από έναν αιώνα.
Πριν από περίπου ένα χρόνο, οι δύο εγκαταστάσεις της LIGO λήφθηκαν εκτός σύνδεσης, ώστε οι ανιχνευτές της να μπορούν να υποβληθούν σε μια σειρά αναβαθμίσεων υλικού. Με αυτές τις αναβαθμίσεις πλέον ολοκληρωμένες, η LIGO ανακοίνωσε πρόσφατα ότι το παρατηρητήριο θα επανέλθει στο διαδίκτυο την 1η Απριλίου. Σε αυτό το σημείο, οι επιστήμονες αναμένουν ότι η αυξημένη ευαισθησία του θα επιτρέψει την πραγματοποίηση «σχεδόν καθημερινών» ανιχνεύσεων.
Μέχρι στιγμής, έχουν εντοπιστεί συνολικά 11 γεγονότα βαρυτικών κυμάτων κατά τη διάρκεια περίπου τρεισήμισι ετών. Δέκα από αυτά ήταν αποτέλεσμα συγχωνεύσεων μαύρων οπών, ενώ το υπόλοιπο σήμα προκλήθηκε από ένα ζευγάρι αστέρια νετρονίων που συγκρούστηκαν (ένα γεγονός kilonova). Μελετώντας αυτά τα γεγονότα και άλλα παρόμοια, οι επιστήμονες έχουν ξεκινήσει αποτελεσματικά μια νέα εποχή αστρονομίας.
Και με την ολοκλήρωση των αναβαθμίσεων LIGO, οι επιστήμονες ελπίζουν να διπλασιάσουν τον αριθμό των συμβάντων που έχουν εντοπιστεί τον επόμενο χρόνο. Είπε η Gabriela González, καθηγήτρια φυσικής και αστρονομίας στο κρατικό πανεπιστήμιο της Λουιζιάνας που πέρασε χρόνια κυνηγώντας GWs:
«Ο Γαλιλαίος εφευρέθηκε το τηλεσκόπιο ή χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο για πρώτη φορά για να κάνει αστρονομία πριν από 400 χρόνια. Και σήμερα χτίζουμε ακόμα καλύτερα τηλεσκόπια. Νομίζω ότι αυτή η δεκαετία ήταν η αρχή της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων. Αυτό θα συνεχίσει να σημειώνει πρόοδο, με καλύτερους ανιχνευτές, με διαφορετικούς ανιχνευτές, με περισσότερους ανιχνευτές. "
Βρίσκονται στο Hanfrod, Washington και Livingston, Louisiana, οι δύο ανιχνευτές LIGO αποτελούνται από δύο σωλήνες από σκυρόδεμα που ενώνονται στη βάση (σχηματίζοντας ένα γιγαντιαίο σχήμα L) και εκτείνονται κάθετα μεταξύ τους για περίπου 3,2 km (2 mi). Μέσα στους αγωγούς, δύο ισχυρές ακτίνες λέιζερ που αναπηδούν από μια σειρά καθρεπτών χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση του μήκους κάθε βραχίονα με εξαιρετική ακρίβεια.
Καθώς τα βαρυτικά κύματα περνούν από τους ανιχνευτές, διαστρεβλώνουν το διάστημα και προκαλούν την αλλαγή του μήκους με τις μικρότερες αποστάσεις (δηλαδή στο υποατομικό επίπεδο). Σύμφωνα με τον Joseph Giaime, επικεφαλής του Παρατηρητηρίου LIGO στο Λίβινγκστον, Λουιζιάνα, οι πρόσφατες αναβαθμίσεις περιλαμβάνουν οπτικά που θα ενισχύσουν την ισχύ του λέιζερ και θα μειώσουν τον «θόρυβο» στις μετρήσεις τους.
Για το υπόλοιπο του έτους, η έρευνα για τα κύματα βαρύτητας θα ενισχυθεί επίσης από το γεγονός ότι ένας τρίτος ανιχνευτής (το Ιντερφερόμετρο της Παρθένου στην Ιταλία) θα κάνει επίσης παρατηρήσεις. Κατά την τελευταία παρατήρηση της LIGO, η οποία διήρκεσε από τον Νοέμβριο του 2016 έως τον Αύγουστο του 2017, η Παρθένος λειτουργούσε μόνο και ήταν σε θέση να προσφέρει υποστήριξη για το τέλος της.
Επιπλέον, το παρατηρητήριο της Ιαπωνίας KAGRA αναμένεται να συνδεθεί στο διαδίκτυο στο εγγύς μέλλον, επιτρέποντας ένα ακόμη πιο ισχυρό δίκτυο ανίχνευσης. Στο τέλος, το να χωρίζονται πολλά παρατηρητήρια από μεγάλες αποστάσεις σε όλο τον κόσμο όχι μόνο επιτρέπει μεγαλύτερο βαθμό επιβεβαίωσης, αλλά επίσης βοηθά στη μείωση των πιθανών τοποθεσιών των πηγών GW.
Για την επόμενη παρατήρηση, οι αστρονόμοι της GW θα έχουν επίσης το πλεονέκτημα ενός συστήματος δημόσιας προειδοποίησης - το οποίο έχει γίνει τακτικό χαρακτηριστικό της σύγχρονης αστρονομίας. Βασικά, όταν η LIGO εντοπίσει ένα συμβάν GW, η ομάδα θα στείλει μια ειδοποίηση, ώστε τα παρατηρητήρια σε όλο τον κόσμο να μπορούν να δείχνουν τα τηλεσκόπια τους στην πηγή - σε περίπτωση που το συμβάν παράγει παρατηρήσιμα φαινόμενα.
Αυτό συνέβαινε σίγουρα με το γεγονός kilnova που έλαβε χώρα το 2017 (επίσης γνωστό ως GW170817). Αφού τα δύο αστέρια νετρονίων που παρήγαγαν τα GW συγκρούστηκαν, προέκυψε μια φωτεινή μεταλαμπή που πραγματικά αυξήθηκε με την πάροδο του χρόνου. Η σύγκρουση οδήγησε επίσης στην απελευθέρωση των εξαιρετικά γρήγορων πίδακες υλικού και στο σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας.
Σύμφωνα με τον Nergis Mavalvala, έναν ερευνητή βαρυτικών κυμάτων στο MIT, παρατηρήσιμα φαινόμενα που σχετίζονται με γεγονότα GW ήταν μια σπάνια θεραπεία μέχρι στιγμής. Επιπλέον, υπάρχει πάντα η πιθανότητα να εντοπιστεί κάτι εντελώς απροσδόκητο που θα αφήσει τους επιστήμονες αμηχανία και έκπληξη:
«Έχουμε δει μόνο αυτή τη χούφτα μαύρες τρύπες από όλες τις πιθανές που είναι εκεί έξω. Υπάρχουν πολλές, πολλές ερωτήσεις που ακόμα δεν ξέρουμε πώς να απαντήσουμε… Έτσι συμβαίνει η ανακάλυψη. Ενεργοποιείτε ένα νέο όργανο, το επισημαίνετε στον ουρανό και βλέπετε κάτι που δεν είχατε ιδέα.
Η έρευνα για τα βαρυτικά κύματα είναι απλώς μία από τις πολλές επαναστάσεις που πραγματοποιούνται στην αστρονομία αυτές τις μέρες. Και όπως και οι άλλοι τομείς της έρευνας (όπως μελέτες εξωπλανήτη και παρατηρήσεις του πρώιμου Σύμπαντος), έχει οφέλη από την εισαγωγή τόσο βελτιωμένων οργάνων όσο και μεθόδων τα επόμενα χρόνια.
