Ученые обнаружили еще один виток гравитационных волн

Мир был ошеломлен, когда ученые в Обсерватории гравитационных волн лазерного интерферометра (LIGO) объявили в феврале, что они наконец обнаружили гравитационные волны, решая столетнее исследование, которое началось с Альберта Эйнштейна.

Хорошо, держись за свои задницы - суперзвезды LIGO сделали это снова. Спустя всего несколько месяцев после того, как они измерили первые сигналы гравитационных волн, приборам LIGO удалось обнаружить гравитационные волны во второй раз - снова в результате падения пары черных дыр друг на друга - в это прошлое Рождество. Результаты опубликованы в последнем выпуске Письма о физическом обзоре.

На пресс-конференции, проведенной сегодня Американским астрономическим обществом в Сан-Диего, представитель научной организации LIGO Габриэла Гонсалес с воодушевлением отметила способность детекторов LIGO, которые еще не работают на полную мощность, подобрать такие слабые сигналы. «Несмотря на то, что они такие крошечные, эти приборы LIGO на Земле очень четко обнаружили эти гравитационные волны», - сказала она. «Теперь мы можем сказать вам, что эра гравитационно-волновой астрономии только началась».

Другие ученые LIGO повторили восторг и удивление Гонсалеса, обнаружив еще одну пару двойных черных дыр в течение одного года.

«Я бы никогда не подумал, что нам так повезло бы иметь не только одно, но и два определенных двоичных обнаружения черных дыр в течение первых нескольких месяцев наблюдений», - сказал Чад Ханна, астрофизик из Университета штата Пенсильвания, связанного с LIGO, в выпуске новостей блока питания.

Гравитационные волны часто называют пульсациями в пространстве-времени, вызванными присутствием массы. Они не обязательно делать что угодно, но они являются важным показателем того, что гравитация, ну, существует, Гравитационные волны по существу несут информацию о природе гравитации, почему и как большие массы создают гравитационные эффекты для меньших масс и многое другое.

Декабрьский сигнал был результатом того, что пара черных дыр в четырнадцать и восемь раз больше массы Солнца, соответственно, столкнулась друг с другом, образовав одну массивную черную дыру, примерно в 21 раз большую массу Солнца, и все это произошло 1,4 миллиарда много лет назад. Это событие значительно меньше, чем первое слияние черных дыр, которое наблюдалось в сентябре - оно включает в себя пару черных дыр в 29 и 36 раз более массивных, чем Солнце, соответственно, и изгоняет больше энергии, чем все звезды вселенной вместе взятые, но это не так негатив вообще.

Фактически, наблюдение гравитационных волн, создаваемых более слабым небесным событием, является довольно обнадеживающим событием. Если ученые надеются изучить гравитационные волны более глубоко, они захотят сделать как можно больше измерений из всех видов космических явлений. Для инструментов LIGO освоение чего-то менее масштабного является мощным шагом вперед.

Очень важно, что эти черные дыры были гораздо менее массивными, чем те, которые наблюдались при первом обнаружении, сказал Гонсалес в пресс-релизе, выпущенном MIT. «Из-за своей меньшей массы по сравнению с первым обнаружением они провели больше времени - около одной секунды - в чувствительной полосе детекторов. Это многообещающее начало для картирования популяций черных дыр в нашей вселенной ».

На конференции AAS Дэвид Рейтце, исполнительный директор проекта LIGO, подтвердил планы по увеличению чувствительности детекторов на 15-25 процентов до следующего запуска этой осенью. «Будущее будет полно слияния бинарных черных дыр для LIGO», - сказал он. «Мы увидим намного больше из них». Он также намекнул на поиск в LIGO других событий, помимо слияния бинарных черных дыр; он сказал, что столкновение двойных нейтронных звезд также может быть вскоре обнаружено.

Результаты также показывают, что слияния чёрных дыр встречаются гораздо чаще, чем предполагали ученые.

Гравитационные волны ультра трудно измерить из-за того, насколько они слабы. Ученые измеряют гравитационные волны с помощью прибора, известного как интерферометр, который, по сути, производит специализированный лазер, работающий на очень больших расстояниях, который достаточно чувствителен, чтобы обнаружить присутствие этих сигналов, проходящих через него.

LIGO использует два разных интерферометра (один в Ливингстоне, Луизиана, а другой в Хэнфорде, штат Вашингтон) как способ измерения волн и проверки того, что сигнал является гравитационной волной, а не просто аберрацией, вызванной локальным геологическим движением или другими факторами.

Хотя LIGO работает с 2002 года, причина, по которой мы на самом деле начинаем находить гравитационные волны, заключается в серьезной модернизации обоих интерферометров (плюс итальянский интерферометр Девы), прошедших в прошлом году. На самом деле, первые сигналы были обнаружены через несколько дней после завершения обновления. Излишне говорить, что эти ремонтные работы всегда превосходят ожидания.

Описывая будущие проекты LIGO, Рейтц обсудил планы по строительству еще одного детектора в Индии. «Надеюсь, в следующем десятилетии у нас будет пять детекторов», - сказал он, также ссылаясь на детекторы Hanford и Livingston, итальянскую Virgo и KAGRA, которая в настоящее время строится в Японии; есть надежда, что наличие большего количества детекторов позволит исследователям не только подметать большую часть неба для гравитационных волн, но и лучше разместить их, в процессе, аналогичном триангуляции.

Новые результаты не являются просто дополнительным набором данных для растущего каталога данных гравитационных волн. Ученые рассчитывают использовать числа как часть усилий, чтобы сформировать предсказания о том, какие события будут вызывать измеримые гравитационные волны, где эти события произошли, и когда ожидать, что эти гравитационные волны достигнут Земли.

«Конечно, мы увидим гораздо больше черных дыр, возможно, двойных нейтронов, и, если нам повезет, сверхновую», - сказал Рейтце на конференции AAS. «Гравитационно-волновая астрономия реальна. Были здесь."