นักวิทยาศาสตร์ตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงอีกรอบ

โลกกำลังงุนงงเมื่อนักวิทยาศาสตร์ที่ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ประกาศเมื่อเดือนกุมภาพันธ์พวกเขาตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงในที่สุดก็แก้ปัญหาการสืบสวนอายุศตวรรษที่เริ่มต้นด้วย Albert Einstein

เอาล่ะก้นของคุณ - ดารา LIGO ได้ทำมันอีกแล้ว เพียงไม่กี่เดือนหลังจากที่พวกเขาทำการตรวจวัดสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงแรกเครื่องมือของ LIGO ก็สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงได้เป็นครั้งที่สองอีกครั้งซึ่งเป็นผลมาจากหลุมดำคู่หนึ่งชนกัน - คริสต์มาสที่ผ่านมานี้ การค้นพบนี้ตีพิมพ์ในฉบับล่าสุดของ จดหมายทบทวนทางกายภาพ.

ในงานแถลงข่าวที่จัดขึ้นโดย American Astronomical Society ในซานดิเอโกวันนี้ Gabriela Gonzálezโฆษกของ LIGO ซึ่งเป็นโฆษกของ LIGO ได้กล่าวชื่นชมความสามารถของเครื่องตรวจจับของ LIGO ซึ่งยังไม่ได้ทำงานอย่างเต็มประสิทธิภาพ สัญญาณจาง ๆ “ แม้ว่าสิ่งเหล่านี้จะมีขนาดเล็กมาก แต่เครื่องมือของ LIGO บนโลกก็ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเหล่านี้อย่างชัดเจน” เธอกล่าว “ ด้วยสิ่งนี้เราสามารถบอกคุณได้ว่ายุคของดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงเพิ่งเริ่มขึ้นแล้ว”

นักวิทยาศาสตร์ LIGO คนอื่น ๆ สะท้อนความยินดีและความประหลาดใจของGonzàlezที่ตรวจพบหลุมดำไบนารีคู่อื่นภายในหนึ่งปี

Chad Hanna นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ Penn State University ร่วมกับ LIGO กล่าวว่า“ ฉันไม่เคยคาดเดาได้เลยว่าเราจะโชคดีที่ได้มีการตรวจจับหลุมดำไบนารีที่แน่นอนภายในสองสามเดือนแรกของการสำรวจ ในการปล่อยข่าว PSU

คลื่นความโน้มถ่วงมักถูกเรียกว่าระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่เกิดจากการปรากฏตัวของมวล พวกเขาไม่จำเป็น ทำ อะไรก็ได้ แต่มันเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญว่าแรงโน้มถ่วงดี ที่มีอยู่. คลื่นความโน้มถ่วงส่งข้อมูลเกี่ยวกับธรรมชาติของแรงโน้มถ่วงเป็นหลักทำไมและอย่างไรมวลที่มีขนาดใหญ่จะกำหนดผลกระทบความโน้มถ่วงที่มีต่อมวลขนาดเล็กและอื่น ๆ

สัญญาณของเดือนธันวาคมเป็นผลมาจากหลุมดำหนึ่งคู่ที่มีมวลของดวงอาทิตย์สิบสี่และแปดเท่าตามลำดับโดยการชนกันเป็นหลุมดำขนาดใหญ่ก้อนเดียวประมาณ 21 เท่ามวลดวงอาทิตย์ทั้งหมดที่เกิดขึ้น 1.4 พันล้านดวง ปีที่แล้ว มันเป็นเหตุการณ์ที่มีขนาดเล็กกว่าการรวมตัวของหลุมดำครั้งแรกที่สังเกตในเดือนกันยายนประกอบด้วยหลุมดำคู่หนึ่ง 29 และ 36 เท่ามวลดวงอาทิตย์ที่ใหญ่กว่าตามลำดับและขับพลังงานออกมามากกว่าดวงดาวทุกดวงในจักรวาล แต่ไม่ใช่ ลบเลย

ในความเป็นจริงการสังเกตคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากเหตุการณ์ซีเลสเชียลที่อ่อนแอลงเป็นการพัฒนาที่น่าสนับสนุน หากนักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะศึกษาคลื่นความโน้มถ่วงในเชิงลึกยิ่งขึ้นพวกเขาจะต้องการทำการตรวจวัดให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้จากปรากฏการณ์จักรวาลทุกชนิด สำหรับเครื่องมือของ LIGO ในการเลือกสิ่งที่มีขนาดใหญ่น้อยกว่านั้นเป็นขั้นตอนที่มีประสิทธิภาพ

มันมีความสำคัญมากที่หลุมดำเหล่านี้มีมวลน้อยกว่าที่พบในการตรวจจับครั้งแรกมากกอนซาเลซกล่าวในการแถลงข่าวที่ออกโดย MIT “ เนื่องจากมวลเบากว่าการตรวจจับครั้งแรกพวกเขาจึงใช้เวลามากขึ้น - ประมาณหนึ่งวินาที - ในแถบความไวของเครื่องตรวจจับ มันเป็นการเริ่มต้นที่มีแนวโน้มในการทำแผนที่ประชากรของหลุมดำในจักรวาลของเรา”

ในการประชุม AAS David Reitze ผู้อำนวยการบริหารโครงการ LIGO ยืนยันแผนการที่จะเพิ่มความไวของเครื่องตรวจจับ 15 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ก่อนที่จะเริ่มฤดูใบไม้ร่วงนี้ “ อนาคตจะเต็มไปด้วยการควบรวมของหลุมดำไบนารีสำหรับ LIGO” เขากล่าว “ เราจะได้เห็นสิ่งเหล่านี้มากขึ้น” เขายังบอกใบ้ในการค้นหากิจกรรมอื่น ๆ ของ LIGO นอกเหนือจากการควบรวมของหลุมดำไบนารี เขากล่าวว่าการชนกันของดาวนิวตรอนไบนารีก็สามารถตรวจจับได้ในไม่ช้า

ผลการวิจัยยังชี้ให้เห็นว่าการรวมตัวของหลุมดำนั้นเป็นเรื่องธรรมดามากกว่าที่นักวิทยาศาสตร์เชื่อกันในตอนแรก

คลื่นความโน้มถ่วงคือ รุนแรง วัดยากเนื่องจากความอ่อนแอของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์วัดคลื่นความโน้มถ่วงผ่านเครื่องมือที่รู้จักกันในชื่อ interferometer ซึ่งสร้างเลเซอร์พิเศษที่วิ่งข้ามระยะทางไกล ๆ ที่มีความไวสูงพอที่จะตรวจจับการมีอยู่ของสัญญาณเหล่านี้ที่เคลื่อนที่ผ่าน

LIGO ใช้เครื่องวัดความแตกต่างสองแบบ (หนึ่งในลิฟวิงสตัน, หลุยเซียน่าและหนึ่งในแฮนฟอร์ด, วอชิงตัน) เป็นวิธีการวัดคลื่นและตรวจสอบว่าสัญญาณเป็นคลื่นความโน้มถ่วงและไม่ใช่แค่ความผิดปกติที่เกิดจาก

แม้ว่า LIGO ได้เปิดใช้งานมาตั้งแต่ปี 2545 แต่เหตุผลที่เราเริ่มต้นหาคลื่นความโน้มถ่วงนั้นเป็นผลมาจากการอัพเกรดครั้งสำคัญทั้งอินเทอร์เฟอเรเตอร์ ในความเป็นจริงสัญญาณแรกพบเพียงไม่กี่วันหลังจากการอัพเกรดเสร็จสมบูรณ์ จำเป็นต้องพูดการปรับปรุงเหล่านั้นมักจะเกินความคาดหวัง

อธิบายถึงโครงการในอนาคตของ LIGO Reitze ได้หารือถึงแผนการที่จะสร้างเครื่องมือตรวจจับอีกเครื่องในอินเดีย “ หวังว่าเราจะมีเครื่องตรวจจับห้าเครื่องที่จะเข้าสู่ทศวรรษหน้า” เขากล่าวด้วยซึ่งหมายถึงเครื่องตรวจจับ Hanford และ Livingston, Virgo ของอิตาลีและ KAGRA ซึ่งกำลังอยู่ในระหว่างการก่อสร้างในญี่ปุ่น หวังว่าการมีเครื่องตรวจจับมากขึ้นจะช่วยให้นักวิจัยไม่เพียง แต่กวาดแนวคลื่นขนาดใหญ่ของท้องฟ้าสำหรับเหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วง แต่ยังดีกว่า ตั้งอยู่ พวกมันอยู่ในกระบวนการที่คล้ายกับการหาสมการ

การค้นพบใหม่ไม่ใช่ชุดข้อมูลเพิ่มเติมในแคตตาล็อกข้อมูลคลื่นความโน้มถ่วงที่กำลังเติบโตขึ้นในขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์คาดหวังที่จะควบคุมตัวเลขซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของความพยายามในการคาดการณ์เกี่ยวกับชนิดของเหตุการณ์ที่จะสร้างคลื่นความโน้มถ่วงที่วัดได้ซึ่งเหตุการณ์เหล่านั้นเกิดขึ้นและเมื่อใดที่คาดว่าคลื่นความโน้มถ่วงเหล่านั้นจะไปถึงโลก

“ แน่นอนว่าเราจะเห็นหลุมดำจำนวนมากขึ้นหวังว่าจะเป็นนิวตรอนไบนารีและถ้าเราโชคดีซูเปอร์โนวา” Reitze กล่าวในการประชุม AAS “ ดาราศาสตร์คลื่นความโน้มถ่วงเป็นจริง อยู่ที่นี่."