11 Şubat 2016'da, Lazer İnterferometre Yerçekimi Dalgası Gözlemevi (LIGO) bilim adamları, yerçekimi dalgalarının (GW) ilk tespitini duyurduklarında tarih yazdılar. O zamandan beri, çoklu tespitler yapıldı ve Gözlemevleri arasında - Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak gibi - bilimsel işbirlikleri benzeri görülmemiş düzeyde hassasiyet ve veri paylaşımına izin veriyor.
Daha önce, altısı ikili karadeliklerin (BBH) birleşmesinden ve bir tanesi de ikili bir nötron yıldızının birleşmesinden kaynaklanan yedi olay onaylanmıştı. Ancak 1 Aralık Cumartesi günü, bir grup bilim insanı LIGO Bilimsel İşbirliği (LSC) ve Başak İşbirliği dört yerçekimi dalgası olayının daha keşfedildiğini gösteren yeni sonuçlar sundu. Bu, son üç yılda tespit edilen toplam GW olayı sayısını on bire çıkarır.
“Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak Birinci ve İkinci Gözlem Koşularından Çıkartılan İkili Kara Delik Nüfus Özellikleri” başlıklı sunum, 1 Aralık'tan Aralık'a kadar gerçekleşen 2018 Yerçekimi Dalgası Fiziği ve Astronomi Çalıştayı (GWPAW) sırasında yapıldı. Maryland Üniversitesi'nde 4. sırada.
Maryland Üniversitesi ile NASA'nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi arasındaki bir ortaklık olan Joint Space-Science Institute (JSI) tarafından düzenlenen bu yıllık etkinlik, dünyanın dört bir yanından bilim insanlarını ve araştırmacıları, tespit ile ilgili mevcut ve gelecekteki sorunları tartışmak için bir araya getiriyor. yerçekimi dalgalarının incelenmesi.
Sunum sırasında AEI Potsdam'daki Astrofiziksel ve Kozmolojik Görelilik bölümünde kıdemli bir bilim adamı olan Michael Pürrer, Cumartesi günü LIGO Bilimsel İşbirliği ve Başak İşbirliği adına GWPAW'daki ilk kataloğun sonuçlarını sundu. Bunlar önceden tespit edilen yedi olayı ve son dört tespiti içeriyordu. Sunum sırasında belirttiği gibi:
“Bu katalogda O1 ve O2'de bulunan 11 yerçekimi dalgası saptamasının hepsinin ayrıntılı bir analizini sunuyoruz. Bu felaket olaylarından yayılan kütleçekimsel dalga formunun, ikili kütleleri, dönüşleri ve gelgit şekil bozukluklarını ortaya çıkarmak için en son teknoloji modellerine güveniyoruz. LIGO Bilimsel İşbirliği ve Başak İşbirliği'nin bu olağanüstü çabasının bir parçası olmaktan gurur duyuyorum. ”
Tümü BBH birleşmelerinin sonucu olan yeni olaylar, tespit edildikleri tarihlere göre GW170729, GW170809, GW170818 ve GW170823 olarak belirlenmiştir. Dördü de 30 Kasım 2016'dan 25 Ağustos 2017'ye kadar süren LIGO ve VIRGO işbirlikleri ikinci gözlem çalışması (O2) sırasında tespit edildi.
AEI-Potsdam'daki Astrofizik ve Kozmolojik Görelilik bölümünün direktörü Alessandra Buonanno ve Maryland Üniversitesi'ndeki College Park profesörü, bu son bulgulara büyük katkıda bulundu. Son AEI basın bülteninde belirttiği gibi:
“Son teknoloji dalga formu modelleri, gelişmiş veri işleme ve enstrümanların daha iyi kalibrasyonu, daha önce açıklanan olayların astrofiziksel parametrelerini daha doğru bir şekilde çıkarmamızı sağladı. Her ay toplanan verilerin ikiden fazla kara delik birleşmesini tespit etmeyi umduğumuz Bahar 2019'daki bir sonraki gözlem çalışmasını dört gözle bekliyorum! ”
Takımın sonuçlarına göre, gözlemlenen BBH'ler 7.6 ila 50.6 güneş kütlesi gibi çok çeşitli bileşen kütlelerini kapsıyor. Ekip ayrıca BBH'lerin ikisinde (GW151226 ve GW170729), kara deliklerden en az birinin dönmekte olduğunu bulmuşlardır. Ama en önemlisi, yeni tespitler GW'lerin çalışmasında iki yeni kayıt oluşturdu.
Örneğin, GW170818 olarak bilinen olay, LIGO ve Başak gözlemevleri tarafından kuzey göksel yarımkürede kesin doğrulukla gökyüzünde konumlandırıldı. Aslında, 39 kare derecelik bir hassasiyetle (dolunayın görünen boyutunun 195 katı) tanımlandı ve bugüne kadarki en iyi lokalize BBH oldu.
Ayrıca, GW170729 olarak bilinen olay bugüne kadar gözlemlenen en büyük ve en uzak kütleçekimsel dalga kaynağıydı. Birleştirilen kütlesi Güneş'inkinden 50 kat daha fazla olan bir karadelik çiftine ek olarak, birleşme 5 milyar yıl önce gerçekleşti ve kütleçekimsel radyasyon şeklinde neredeyse beş güneş kütlesinin eşdeğerini serbest bıraktı.
İleriye baktığımızda, ekip, 2019'un başlarında başlaması planlanan Gelişmiş LIGO ve Başak'ın üçüncü gözlem turu (O3) sırasında daha fazla keşif yapmayı umuyor. Bu koşu, LIGO ve Başak'a yönelik duyarlılık yükseltmelerinden ve ayrıca Japonya'da Kamioka Kütleçekim Dalgası Dedektörü (KAGRA) gözlemevinin dahil edilmesi (muhtemelen O3'ün sonuna doğru).
AEI-Hannover'deki Lazer İnterferometri ve Yerçekimi Dalgası Astronomi bölümünün yöneticisi Karsten Danzmann'ın ifade ettiği gibi:
“GEO600 dedektörümüzde geliştirilen gelişmiş dedektör teknolojilerinin çoğunun O2'nin bu kadar hassas çalışmasına yardımcı olduğu ve O3'te GEO600'de öncü olan başka bir teknolojinin LIGO ve Başak'ta kullanılacağı için mutluyum.”
Bu yükseltmeler ve KAGRA'nın eklenmesi ile önümüzdeki yıllarda ikili sistemlerin birleşmesinden kaynaklanan onlarca GW olayı bekleniyor. Bu son sonuçlar, LIGO ve Başak gözlemevlerinin enstrümanlarının daha fazla doğrulanması ve bunların arkasındaki uluslararası işbirliğinin etkinliğini de sunmaktadır.
Dört ek GW olayının tespiti ile, bilim adamlarının içgörü çekebilecek vaka çalışması sayısı neredeyse% 50 artmıştır. Bu şekilde, GW olaylarına neden olan ikili sistemlerin popülasyonu hakkında daha fazla bilgi edinebilecek, bu tür birleşmelerin gerçekleşme hızından bahsetmeyecekler.
Ekibin aramalarının sonuçları da kısa süre önce çevrimiçi görünen iki makalede sunuldu. İlk makale, “GWTC-1: Birinci ve İkinci Gözlemlemelerde LIGO ve Başak Gözlemi tarafından Gözlemlenen Kompakt İkili Birleşmelerin Kütleçekimsel Dalga Geçici Kataloğu, tüm yerçekimi dalga tespitlerinin ayrıntılı bir kataloğunu sunar.
İkinci makale, “Gelişmiş LIGO ve Gelişmiş Başak Birinci ve İkinci Gözlem Koşularından Çıkartılan İkili Kara Delik Nüfus Özellikleri”, birleşen kara delik popülasyonunun özelliklerini açıklamaktadır. LIGO, Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilmekte ve Caltech ve Massachusetts Teknoloji Enstitüsü (MIT) tarafından işletilmektedir.
