11 лютого 2016 року вчені з обсерваторії гравітаційно-хвильових хвиль (LIGO) Лазерного інтерферометра внесли історію, коли оголосили про перше в історії виявлення гравітаційних хвиль (GW). З цього часу було здійснено багаторазове виявлення та наукова співпраця між обсерваторіями - на кшталт Advanced LIGO та Advanced Virgo - дозволяє досягти безпрецедентного рівня чутливості та обміну даними.
Раніше було підтверджено сім таких подій, шість з яких були спричинені злиттям бінарних чорних дір (BBH), а одна - злиттям бінарної нейтронної зірки. Але в суботу, 1 грудня, команда вчених Наукової співпраці LIGO (LSC) та Collaборації Діви представила нові результати, які свідчили про відкриття ще чотирьох подій гравітаційної хвилі. Це приводить загальну кількість виявлених за останні три роки подій ГВ до одинадцяти.
Презентація під назвою «Бінарні властивості популяції чорних отворів, отримані від першого та другого режимів спостереження вдосконаленого LIGO та вдосконаленої Діви», відбулась під час семінару з фізики та астрономії гравітаційних хвиль 2018 року (GWPAW), який відбувся з 1 грудня по грудень 4-й в університеті Меріленда.
Цей щорічний захід, що проводиться Спільним космічним науковим інститутом (JSI), партнерством між Університетом Меріленда та Центром космічних польотів Годдарда НАСА, об'єднує вчених та дослідників з усього світу, щоб обговорити поточні та майбутні проблеми, пов'язані з виявленням і вивчення гравітаційних хвиль.
Під час презентації Майкл Пюррер - старший науковий співробітник відділу астрофізичної та космологічної відносності AEI Potsdam - представив результати першого каталогу в GWPAW в суботу від імені наукової співпраці LIGO та співпраці з Дівами. Вони включали сім раніше виявлених подій та чотири останні виявлення. Як він заявив під час презентації:
«У цьому каталозі ми представляємо ретельний аналіз усіх 11 виявлень гравітаційних хвиль, виявлених в O1 та O2. Ми розраховуємо на сучасні моделі гравітаційної форми хвилі, що випромінюється цими катаклізматичними подіями, щоб зробити висновок про маси, спини та приливні деформації. Я дуже гордий, що був учасником цих видатних зусиль завдяки науковій співпраці LIGO та співпраці з Дівами ".
Нові події, які були результатом злиття BBH, позначаються GW170729, GW170809, GW170818 та GW170823 на основі дати, в яку вони були виявлені. Усі чотири були виявлені під час другого спостережувального циклу (O2) співпраці LIGO та VIRGO, який тривав з 30 листопада 2016 року по 25 серпня 2017 року.
Алессандра Буонанно, директор відділу астрофізичної та космологічної відносності AEI-Потсдам та професор Коледж-парку в Університеті Меріленда, був головним учасником цих останніх знахідок. Як вона зазначила в недавньому прес-релізі AEI:
«Сучасні моделі сигналів, вдосконалена обробка даних та краща калібрування інструментів дозволили нам більш точно визначити астрофізичні параметри раніше оголошених подій. Я з нетерпінням чекаю наступного етапу спостереження навесні 2019 року, де ми очікуємо виявити більше двох злиттів чорних дір зібраних даних на місяць! "
Відповідно до результатів команди, спостережувані ВВГ охоплюють широкий спектр компонентних мас, від 7,6 до 50,6 сонячних мас. Вони також виявили, що у двох BBH (GW151226 та GW170729) дуже ймовірно, що хоча б одна з чорних дір крутиться. Але найголовніше, що нові виявлення встановили два нові рекорди у дослідженні GW.
Наприклад, подія, відома як GW170818, розташована в небі з точною точністю в північній небесній півкулі обсерваторіями LIGO та Дівою. Насправді він був ідентифікований з точністю 39 квадратних градусів (у 195 разів більший за очевидний розмір повного місяця), що робить його найкращим локалізованим BBH на сьогоднішній день.
Крім того, подія, відома як GW170729, була наймасштабнішим та віддаленим джерелом гравітаційної хвилі, що спостерігається на сьогодні. Окрім залучення пари чорних дір, яка мала загальну масу більше 50 разів більше, ніж у Сонця, злиття відбулося 5 мільярдів років тому і випустило еквівалент майже п'яти сонячних мас у вигляді гравітаційного випромінювання.
Забігаючи наперед, команда сподівається зробити більше відкриттів під час третього спостережного циклу (O3) вдосконалених LIGO та Діви, який планується розпочати на початку 2019 року. Цей пробіг виграє від подальшого покращення чутливості до LIGO та Діви, а також включення в обсерваторію Гравітаційного хвильового детектора Каміоки (KAGRA) в Японії (можливо, до кінця O3).
Як заявила Карстен Данцман, директор відділу лазерної інтерферометрії та гравітаційної хвильової астрономії в AEI-Ганновер, висловила:
"Я щасливий, що багато передових технологій детекторів, розроблених на нашому детекторі GEO600, допомогли зробити O2 так чутливим і що в O3 інша технологія, що впроваджена в GEO600, стиснене світло, буде задіяна в LIGO та Діві".
Завдяки цим оновленням та доповненню KAGRA в найближчі роки очікується багато десятків подій GW в результаті злиття бінарних систем. Ці останні результати також пропонують подальшу валідацію інструментів обсерваторій LIGO та Діви, а також ефективність міжнародного співробітництва, що стоїть за ними.
І з виявленням чотирьох додаткових подій ГВ кількість дослідників тематичних досліджень, на яких можна зробити висновок, зросла майже на 50%. Роблячи це, вони зможуть дізнатися більше про сукупність бінарних систем, що спричиняють події GW, не кажучи вже про швидкість, з якою відбуваються такі типи злиття.
Результати пошукових запитів команди були також представлені у двох документах, що нещодавно з’явились в Інтернеті. У першому документі, “GWTC-1: Гравітаційно-хвильовий перехідний каталог компактних бінарних злиттів, що спостерігаються LIGO та Дівою під час першого та другого етапів спостереження, представляє докладний каталог всіх детектувань гравітаційних хвиль.
У другому документі, «Властивості популяції бінарної чорної діри, отримані в першому та другому режимах спостереження вдосконаленого LIGO та вдосконаленої Діви», описані характеристики популяції чорної діри. LIGO фінансується Національним науковим фондом (NSF), а керується Caltech та Массачусетським технологічним інститутом (MIT).
