In februari 2016 kondigden wetenschappers van de Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) de allereerste detectie van gravitatiegolven (GW's) aan. Sindsdien zijn er meerdere gebeurtenissen gedetecteerd die inzicht geven in een kosmisch fenomeen dat meer dan een eeuw geleden werd voorspeld door Einstein's Theory of General Relativity.
Iets meer dan een jaar geleden werd LIGO offline gehaald zodat upgrades konden worden aangebracht op de instrumenten, waardoor detecties 'wekelijks of zelfs vaker' konden plaatsvinden. Na het voltooien van de upgrades op 1 april, ging het observatorium weer online en presteerde het zoals verwacht, waarbij het twee waarschijnlijke gravitatiegolfgebeurtenissen in twee weken tijd detecteerde.
LIGO kondigde de eerste van de twee nieuwe GW-evenementen aan op 8 april, gevolgd door een tweede aankondiging op 12 april. De signalen werden gedetecteerd dankzij de samenwerking tussen drie faciliteiten tussen LIGO en de Virgo Observatory in Italië, en beide zouden het resultaat zijn geweest van een samenvoeging van een paar zwarte gaten.
Dankzij upgrades aan zowel LIGO als Virgo heeft deze wetenschappelijke samenwerking de gevoeligheid van haar instrumenten met ongeveer 40% kunnen verhogen. Voor hun derde observatierun (genaamd O3) profiteerde de astronomische gemeenschap ook van een nieuw openbaar waarschuwingssysteem, waar het LIGO-team waarschuwingen uitzendt zodra er detecties worden gedaan, zodat observatoria over de hele wereld hun telescopen op de bron kunnen richten.
Door de bron in verschillende golflengten (optisch, röntgen, ultraviolet, radio, enz.) Te observeren, hopen wetenschappers meer te leren over de oorzaken van GW-gebeurtenissen en over de dynamiek erachter. Bij deze laatste detecties speelde een team van wetenschappers van Penn State University - onder leiding van Chad Hanna, universitair hoofddocent natuurkunde, astronomie en astrofysica - een cruciale rol.
Zoals Cody Messick, een afgestudeerde student natuurkunde aan Penn State en lid van het LIGO-team, uitlegde:
“Penn State maakt deel uit van een klein team van LIGO-wetenschappers die de gegevens in bijna realtime analyseren. We vergelijken de gegevens voortdurend met honderdduizenden verschillende mogelijke zwaartekrachtgolven en uploaden belangrijke kandidaten zo snel mogelijk naar een database. Hoewel er verschillende teams zijn die allemaal vergelijkbare analyses uitvoeren, heeft de analyse van het Penn State-team de kandidaten geüpload die voor beide detecties openbaar zijn gemaakt. '
Messick heeft er de afgelopen negen maanden voor gezorgd dat nieuw geüploade GW-kandidaten informatie bevatten over alle detectoren die actief waren op het moment van detectie. Dit helpt astronomen om signalen te lokaliseren door het voorspelde gebied van de lucht waar het signaal naar verwachting vandaan komt te verkleinen.
Openbare waarschuwingen van LIGO bevatten ook een sky-map die de mogelijke locatie van de bron in de lucht laat zien, de tijd van het evenement en wat voor soort evenement het zou zijn. LIGO heeft ook gezegd dat aankondigingen van kandidaat-evenementen in de toekomst zullen worden gevolgd door meer gedetailleerde informatie zodra ze de kans hebben gehad om ze goed te onderzoeken en te bestuderen.
Zoals Ryan Magee, een afgestudeerde natuurkundige aan Penn State en lid van het LIGO-team, het verwoordde:
“Dit zijn bijna realtime detecties van zwaartekrachtsgolven die worden geproduceerd door twee waarschijnlijke botsende zwarte gaten. We detecteerden het eerste signaal binnen ongeveer 20 seconden na aankomst op aarde. We kunnen automatische waarschuwingen instellen om telefoontjes en sms-berichten te ontvangen wanneer een belangrijke kandidaat wordt geïdentificeerd. Ik dacht eerst dat ik een spam-telefoontje kreeg! '
Tot dusver hebben astronomen afgeleid dat GW-gebeurtenissen het gevolg kunnen zijn van binaire fusies van zwart gaten, een fusie tussen een zwart gat en een neutronenster, of een fusie van binaire neutronensterren. Elk van deze gebeurtenissen produceert zwaartekrachtsgolven met zeer verschillende signalen, waardoor astronomen de oorzaak kunnen achterhalen.
In dit geval wordt aangenomen dat de gebeurtenissen het resultaat zijn van binaire fusies van zwarte gaten, die de komende weken en maanden zullen worden getest met follow-upwaarnemingen. Surabhi Sachdev, een Eberly Postdoctoral Research Fellow in physics bij Penn State en lid van het LIGO-team, legde het belang van deze laatste gebeurtenissen uit:
“Dit is de eerste LIGO-waarneming die meteen op een geautomatiseerde manier openbaar werd gemaakt. Dit is het nieuwe LIGO-beleid dat begint met deze observatierun. Evenementen worden direct automatisch openbaar gemaakt. Na doorlichting wordt binnen enkele uren een bevestiging of intrekking afgegeven. ”
Met de verhoogde gevoeligheid van hun detectoren, hoopt het LIGO-team niet alleen meer detecties te doen, maar ook een grotere verscheidenheid aan signalen te detecteren. Tot dusver zijn er gebeurtenissen gedetecteerd die het resultaat waren van fusies tussen twee zwarte gaten of neutronensterren. Het team hoopt in de nabije toekomst een signaal te detecteren dat wordt veroorzaakt door de samenvoeging van een zwart gat en een neutronenster.
Welke vorm de volgende evenementen ook aannemen, u kunt ervan uitgaan dat we erover zullen horen! Het publiek kan openbare waarschuwingen volgen op https://gracedb.ligo.org/latest/, of u kunt de waarschuwingsapp downloaden op de Gravitational Wave Events iPhone-app.
