Gelombang Graviti Baharu Dikesan Daripada Empat Lagi Penggabungan Lubang Hitam. Jumlah Pengesanan sehingga 11 Sekarang
hidup 11 Februari 2016 , saintis di Interferometer Laser Balai Cerap Gelombang Graviti (LIGO) mencipta sejarah apabila mereka mengumumkan pengesanan gelombang graviti (GW) yang pertama. Sejak masa itu, berbilang pengesanan telah berlaku dan kerjasama saintifik antara balai cerap - seperti Advanced LIGO dan Virgo Maju – membenarkan tahap sensitiviti dan perkongsian data yang tidak pernah berlaku sebelum ini.
Sebelum ini, tujuh peristiwa sedemikian telah disahkan, enam daripadanya disebabkan oleh penggabungan lubang hitam binari (BBH) dan satu oleh penggabungan sebuah bintang neutron binari . Tetapi pada hari Sabtu, 1 Disember, sepasukan saintis Kerjasama Saintifik LIGO (LSC) dan Kerjasama Virgo dibentangkan keputusan baru yang menunjukkan penemuan empat lagi peristiwa gelombang graviti. Ini menjadikan jumlah peristiwa GW yang dikesan dalam tiga tahun lepas kepada sebelas.
Pembentangan bertajuk “ Sifat Populasi Lubang Hitam Binari Disimpulkan daripada Larian Pemerhatian Pertama dan Kedua LIGO Lanjutan dan Virgo Lanjutan “, telah dibuat semasa Bengkel Fizik dan Astronomi Gelombang Graviti 2018 (GWPAW) – yang berlangsung dari 1 Disember hingga 4 Disember di Universiti Maryland.
Tanggapan artis tentang dua lubang hitam yang bergabung, yang telah berteori sebagai sumber gelombang graviti. Kredit: Bohn, Throwe, Hébert, Henriksson, Bunandar, Taylor, Scheel/SXS
Dihoskan oleh Institut Sains Angkasa Bersama (JSI), perkongsian antara Universiti Maryland dan Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, acara tahunan ini membawa saintis dan penyelidik dari seluruh dunia bersama-sama untuk membincangkan isu semasa dan masa depan yang berkaitan dengan pengesanan dan kajian gelombang graviti.
Semasa pembentangan, Michael Pürrer - seorang saintis kanan dalam bahagian Astrophysical and Cosmological Relativity di AEI Potsdam - membentangkan hasil katalog pertama di GWPAW pada hari Sabtu bagi pihak LIGO Scientific Collaboration dan Virgo Collaboration. Ini termasuk tujuh peristiwa yang dikesan sebelum ini dan empat pengesanan baru-baru ini. Sebagaimana dia dinyatakan semasa pembentangan:
'Dalam katalog ini kami membentangkan analisis menyeluruh ke atas semua 11 pengesanan gelombang graviti yang terdapat dalam O1 dan O2. Kami bergantung pada model terkini bentuk gelombang graviti yang dipancarkan daripada peristiwa bencana ini untuk membuat kesimpulan jisim binari, putaran dan ubah bentuk pasang surut. Saya amat berbangga kerana telah menjadi sebahagian daripada usaha cemerlang ini oleh Kolaborasi Saintifik LIGO dan Kolaborasi Virgo.”
Peristiwa baharu, yang kesemuanya merupakan hasil penggabungan BBH, ditetapkan GW170729, GW170809, GW170818 dan GW170823 berdasarkan tarikh ia dikesan. Keempat-empat mereka dikesan semasa larian pemerhatian kedua (O2) kolaborasi LIGO dan VIRGO, yang berlangsung dari 30 November 2016 hingga 25 Ogos 2017.
Ilustrasi artis tentang dua bintang neutron yang bergabung. Kredit: Yayasan Sains Kebangsaan/LIGO/Universiti Negeri Sonoma/A. Simonnet
Alessandra Buonanno, pengarah bahagian Astrophysical and Cosmological Relativity di AEI-Potsdam dan profesor College Park di University of Maryland, merupakan penyumbang utama kepada penemuan terbaru ini. Seperti yang ditunjukkannya dalam AEI baru-baru ini kenyataan akhbar :
“Model bentuk gelombang tercanggih, pemprosesan data lanjutan dan penentukuran instrumen yang lebih baik, telah membolehkan kami membuat kesimpulan parameter astrofizik bagi peristiwa yang diumumkan sebelum ini dengan lebih tepat. Saya menantikan larian pemerhatian seterusnya pada Musim Bunga 2019, di mana kami menjangkakan untuk mengesan lebih daripada dua penggabungan lubang hitam setiap bulan data yang dikumpul!”
Menurut keputusan pasukan, BBH yang diperhatikan merangkumi pelbagai jisim komponen, dari 7.6 hingga 50.6 jisim solar. Pasukan mereka juga mendapati bahawa dalam dua daripada BBH (GW151226 dan GW170729), kemungkinan besar sekurang-kurangnya satu daripada lubang hitam itu berputar. Tetapi yang paling penting, pengesanan baharu itu menetapkan dua rekod baharu dalam kajian GW.
Sebagai contoh, acara yang dikenali sebagai GW170818 terletak di langit dengan ketepatan yang tepat di hemisfera cakerawala utara oleh balai cerap LIGO dan Virgo. Malah, ia dikenal pasti dengan ketepatan 39 darjah persegi (195 kali ganda saiz jelas bulan purnama), menjadikannya BBH setempat terbaik setakat ini.
Tanggapan artis untuk menggabungkan lubang hitam binari. Kredit: LIGO/A. Simonnet.
Di samping itu, peristiwa yang dikenali sebagai GW170729 adalah sumber gelombang graviti paling besar dan jauh yang diperhatikan setakat ini. Selain melibatkan sepasang lubang hitam yang mempunyai gabungan jisim lebih 50 kali ganda daripada Matahari, penggabungan itu berlaku 5 bilion tahun lalu dan mengeluarkan bersamaan hampir lima jisim suria dalam bentuk sinaran graviti.
Memandang ke hadapan, pasukan berharap dapat membuat lebih banyak penemuan semasa larian pemerhatian ketiga (O3) Advanced LIGO dan Virgo, yang dirancang untuk bermula pada awal 2019. Larian ini akan mendapat manfaat daripada peningkatan sensitiviti selanjutnya kepada LIGO dan Virgo, serta kemasukan daripada Pengesan Gelombang Gravitasional Kamioka (KAGRA) di Jepun (mungkin menjelang akhir O3).
Sebagai Karsten Danzmann, pengarah bahagian Interferometri Laser dan Astronomi Gelombang Gravitasional di AEI-Hannover, diluahkan :
'Saya gembira kerana banyak teknologi pengesan termaju yang dibangunkan pada pengesan GEO600 kami telah membantu menjadikan O2 berjalan begitu sensitif dan dalam O3 teknologi lain yang dipelopori pada GEO600, cahaya yang diperah, akan digunakan dalam LIGO dan Virgo.'
Balai cerap gelombang graviti (GW) semasa dan terancang di seluruh dunia. Kredit: LIGO-Caltech
Dengan peningkatan ini dan penambahan KAGRA, banyak puluhan acara GW hasil daripada penggabungan sistem binari dijangkakan pada tahun-tahun akan datang. Keputusan terbaharu ini juga menawarkan pengesahan lanjut instrumen pemerhati LIGO dan Virgo, serta keberkesanan kerjasama antarabangsa di belakangnya.
Dan dengan pengesanan empat peristiwa GW tambahan, bilangan kajian kes yang boleh diambil oleh saintis telah meningkat hampir 50%. Dengan berbuat demikian, mereka akan dapat mengetahui lebih lanjut tentang populasi sistem binari yang menyebabkan peristiwa GW, apatah lagi kadar penggabungan jenis ini berlaku.
Hasil carian pasukan itu juga dibentangkan dalam dua kertas yang baru-baru ini muncul dalam talian. Kertas pertama, ' GWTC-1: Katalog Transient Gelombang Gravitasional Penggabungan Perduaan Padat Diperhatikan oleh LIGO dan Virgo semasa Larian Memerhati Pertama dan Kedua , membentangkan katalog terperinci semua pengesanan gelombang graviti.
Kertas kedua, ' Sifat Populasi Lubang Hitam Binari Disimpulkan daripada Larian Pemerhatian Pertama dan Kedua LIGO Lanjutan dan Virgo Lanjutan ”, menerangkan ciri-ciri populasi lubang hitam yang bergabung. LIGO dibiayai oleh Yayasan Sains Kebangsaan (NSF) dan dikendalikan oleh Caltech dan Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Bacaan lanjut: Institut Albert Einstein