Блискавка ударила двічі - може, і тричі - і вчені з обсерваторії гравітаційно-хвильової хвилі «Лазерний інтерферометр» або LIGO сподіваються, що це лише початок нової ери розуміння нашого Всесвіту. Ця "блискавка" вийшла у формі невловимих важко розпізнаваних гравітаційних хвиль, спричинених гігантськими подіями, такими як зіткнення пари чорних дір. Енергія, що виділяється від такої події, порушує саму тканину простору і часу, подібно до брижі у ставку. Сьогоднішнє оголошення - це другий набір гравітаційних хвиль хвиль, виявлений LIGO, після першого історичного виявлення, оголошеного у лютому цього року.
"Це зіткнення сталося 1,5 мільярда років тому", - сказала Габріела Гонсалес з університету штату Луїзіана на прес-конференції, щоб оголосити про нове виявлення, "і з цього ми можемо сказати вам епоху гравітаційної хвильової астрономії."
Перше виявлення гравітаційних хвиль LIGO від злиття чорних дір відбулося 14 вересня 2015 року, і це підтвердило головне передбачення загальної теорії відносності Альберта Ейнштейна 1915 року. Друге виявлення сталося 25 грудня 2015 року і було зафіксовано обома близнюковими детекторами LIGO.
У той час як перше виявлення гравітаційних хвиль, випущених насильницьким злиттям чорної діри, було лише невеликим щебетанням, яке тривало лише п’яту частину секунди, це друге виявлення було більшою мірою «колосом», яке було видно цілу секунду в дані. Послухайте у цьому відео:
"Це те, що ми називаємо гравітаційною музикою", - сказав Гонсалес, відтворюючи відео на сьогоднішній прес-конференції.
Хоча гравітаційні хвилі не є звуковими хвилями, дослідники перетворили коливання та частоту гравітаційної хвилі в звукову хвилю з однаковою частотою. Чому дві події були настільки різними?
З отриманих даних, дослідники дійшли висновку, що другий набір гравітаційних хвиль вироблявся під час останніх моментів злиття двох чорних дір, які були в 14 та 8 разів більшими від маси Сонця, і зіткнення призвело до єдиної, більш масивної прядильної чорної діри В 21 раз більше маси Сонця. Для порівняння, чорні діри, виявлені у вересні 2015 року, у 36 та 29 разів перевищували масу Сонця, зливаючись у чорну діру з 62 сонячних мас.
Вчені заявили, що високочастотні гравітаційні хвилі з чорних дір нижньої маси потрапляють у "солодке місце" чутливості детекторів LIGO.
"Дуже важливо, що ці чорні діри були набагато менш масивними, ніж ті, що спостерігалися при першому виявленні", - сказав Гонсалес. «Через їх легші маси порівняно з першим виявленням вони провели більше часу - приблизно одну секунду - у чутливій смузі сповіщувачів. Це багатообіцяючий початок картографування популяції чорних дір у нашому Всесвіті ».
LIGO дозволяє вченим по-новому вивчати Всесвіт, використовуючи гравітацію замість світла. LIGO використовує лазери для точного вимірювання положення дзеркал, відокремлених один від одного на 4 кілометри, приблизно 2,5 милі, у двох місцях, розташованих на відстані понад 3000 км, в Лівінгстоні, Луїзіані та Ханфорді, штат Вашингтон. Таким чином, LIGO не визначає події зіткнення чорної діри безпосередньо, він виявляє розтягнення та стиснення простору. Поки що виявлення є результатом здатності LIGO вимірювати збурення простору з точністю 1 частина в тисячу мільярдів. Сигнал від останньої події під назвою GW151226 вироблявся шляхом перетворення речовини в енергію, яка буквально похитнула космічний час, як Jello.
Член команди LIGO Фульвіо Річчі, фізик Римського університету Ла Сапіенца, заявив, що в жовтні відбулося третє виявлення "кандидата" події, яке Річчі сказав, що вважає за краще називати "спусковим механізмом", але це було набагато менш значущим і сигнал до шуму недостатньо великий, щоб офіційно рахуватись як виявлення.
Але все ж, зазначає команда, два підтверджені виявлення вказують на те, що чорні діри у Всесвіті набагато частіше, ніж вважали раніше, і вони часто можуть зустрічатися парами.
"Друге відкриття" по-справжньому поставило "O" для обсерваторії в LIGO ", - сказав Альберт Лаццаріні, заступник директора лабораторії LIGO в Caltech. «За допомогою виявлення двох сильних подій за чотири місяці нашого першого спостережного запуску ми можемо почати робити прогнози щодо того, як часто ми можемо почути гравітаційні хвилі в майбутньому. LIGO пропонує нам новий спосіб спостерігати за найтемнішими, але найенергійнішими подіями у нашому Всесвіті ».
LIGO зараз в автономному режимі для вдосконалень. Наступний запуск даних розпочнеться цієї осені, і поліпшення чутливості детектора могло б дозволити LIGO досягти в 1,5 або два рази більше обсягу Всесвіту порівняно з першим пробігом. Третій сайт, детектор Діви, розташований поблизу міста Піза, Італія, з дизайном, подібним до близнюків детекторів LIGO, очікується, що з'явиться в Інтернеті під час останньої половини майбутнього запуску спостереження LIGO. Діва вдосконалить здатність фізиків знаходити джерело кожної нової події, порівнюючи мілісекундні відмінності у часі прибуття вхідних сигналів гравітаційної хвилі.
Тим часом ви можете допомогти команді LIGO у проекті з питань громадянської науки Gravity Spy через Zooniverse.
Джерела для подальшого читання:
Прес-релізи:
Університет Меріленда
Північно-Західний університет
Університет Західної Вірджинії
Пенсильванський державний університет
Листи з фізичного огляду: GW151226: Спостереження гравітаційних хвиль від коалесценції бінарної двійкової 22-солярної маси
Сторінка фактів LIGO, Caltech
Щоб отримати чудовий огляд гравітаційних хвиль, їх джерел та їх виявлення, ознайомтеся з чудовою серією статей Маркуса Посселя, які ми представили на УТ у лютому:
