Fale grawitacyjne zarejestrowane kolejny raz

Detektory LIGO zanotowały kolejną detekcją fal grawitacyjnych. To już szóste wykrycie „zmarszczek czasoprzestrzeni”. Fale, jak w przypadku pięciu wcześniejszych detekcji, pochodziły ze zderzenia dwóch czarnych dziur.

Fale zostały zarejestrowane 8 czerwca podczas testowania systemów LIGO i zostały oznaczone jako zdarzenie GW170608, jednak do tej pory trwała analiza sygnału. Proces analizy danych przerwały dwie wyraźniejsze detekcje zarejestrowane w sierpniu, wśród których była jednoczesna detekcja fal grawitacyjnych oraz fal elektromagnetycznych pochodzących z tego samego źródła.

– Poznajemy czarne dziury w naprawdę nowy i niespotykany sposób. Jesteśmy dopiero w początkowej fazie studiowania populacji czarnych dziur. Nie możemy wyciągnąć żadnych wniosków przy zaledwie pięciu wydarzeniach, ale jesteśmy na dobrej drodze, aby zbadać, jak powstają binarne czarne dziury – powiedziała Eva Chase z Northwestern University, która zaangażowana jest w projekt LIGO. – Każda detekcja była trochę inna. Niektóre były bardzo wyraźne, inne ledwie widoczne – dodała.

Zarejestrowane fale pochodziły ze zderzenia dwóch czarnych dziur o stosunkowo niewielkich masach – 7 oraz 12 mas naszego Słońca. W efekcie powstała czarna dziura o masie około 18 mas Słońca, co oznacza, że energia równoważna około jednej masy Słońca została wyemitowana w formie fal grawitacyjnych. Kosmiczna kolizja nastąpiła około miliarda lat świetlnych od Układu Słonecznego.

Czarne dziury biorące udział w zdarzeniu GW170608 są najmniej masywnymi wykrytymi w ten sposób. – Zdarzenie z 8 czerwca ma masy zgodne z czarnymi dziurami, które wcześniej wykryto w obserwacjach fal elektromagnetycznych, co pozwala nam porównać te czarne dziury z czarnymi dziurami wykrytymi z detekcji fal grawitacyjnych – powiedziała Chase.

Fale grawitacyjne zostały pierwszy raz zarejestrowane we wrześniu 2015 roku, choć o odkryciu poinformowano dopiero w lutym 2016 roku, ze względu na czas potrzebny do analizy danych i upewnienia się, że to faktycznie fale grawitacyjne. Od tamtej pory mamy już sześć potwierdzonych detekcji „zmarszczek czasoprzestrzeni”. Pięć pochodziło ze zderzenia czarnych dziur, a jedna ze zderzenia gwiazd neutronowych.

Fot. LSC/LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)

Sygnały fal grawitacyjnych zostały dostrzeżone dzięki amerykańskim instrumentom LIGO oraz włoskim Virgo. Obserwatoria LIGO, które zostały sfinansowane przez NSF, zostały zaprojektowane, zbudowane i są zarządzane przez instytuty w Caltech i MIT. Detektor Virgo jest finansowany przez Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) we Włoszech oraz Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) we Francji, i jest zarządzany przez Europejskie Obserwatorium Grawitacyjne (EGO). W LIGO Scientific Collaboration i Virgo Collaboration pracuje ok. 1500 naukowców, którzy wspólnie obsługują detektory oraz przetwarzają i analizują zbierane przez nie dane.

Każde obserwatorium składa się z dwóch długich tuneli rozmieszczonych w kształcie litery L, na złączeniu których wiązka lasera jest rozdzielana na dwie części. Światło jest wysyłane wzdłuż każdego z tuneli, a następnie odbite z powrotem przez lustro na końcu tunelu. Jeśli przed detektor nie przechodzi fala grawitacyjna, światło lasera przebywa w każdym z ramion przez określony czas i wraca do centrum instrumentu z niezmienioną fazą. Jeśli jednak fala grawitacyjna przechodzi przez detektor, zmienia ona długości ramion (czas przebywania w nich światła laserowego), powodując zmianę ich fazy i w konsekwencji sygnału wyjściowego.

Obecnie oba detektory – LIGO oraz Virgo przechodzą modernizacje i są wyłączone. Modyfikacja instrumentów ma na celu zwiększenie ich czułości. Detektory zostaną ponownie włączone prawdopodobnie pod koniec 2018 roku.

 

 

Źródło: Live Sciene, Urania, fot. LSC/LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)