11 февраля 2016 г. ученые из лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) вошли в историю, объявив о первом в истории обнаружении гравитационных волн (ГВ). С того времени было проведено множество обнаружений, и научное сотрудничество между обсерваториями, такими как Advanced LIGO и Advanced Virgo, обеспечивает беспрецедентный уровень чувствительности и обмена данными.
Ранее было подтверждено семь таких событий, шесть из которых были вызваны слиянием двойных черных дыр (ВВН) и одно - слиянием двойной нейтронной звезды. Но в субботу, 1 декабря, команда ученых LIGO Scientific Collaboration (LSC) и Virgo Collaboration представила новые результаты, которые указали на открытие еще четырех гравитационно-волновых событий. Таким образом, общее количество событий GW, обнаруженных за последние три года, достигло одиннадцати.
Презентация под названием «Свойства популяции бинарных черных дыр, полученные из первого и второго прогонов наблюдений Advanced LIGO и Advanced Virgo», была сделана во время семинара по физике и астрономии гравитационных волн 2018 года (GWPAW), который проходил с 1 декабря по декабрь 4-й в Университете Мэриленда.
Это ежегодное мероприятие, организованное Объединенным институтом космической науки (JSI), партнерством между Университетом Мэриленда и Центром космических полетов имени Годдарда НАСА, объединяет ученых и исследователей со всего мира для обсуждения текущих и будущих проблем, связанных с обнаружением и изучение гравитационных волн.
В ходе презентации Майкл Пюррер - старший научный сотрудник в отделе астрофизической и космологической относительности в AEI Потсдам - представил результаты первого каталога в GWPAW в субботу от имени Научного сотрудничества LIGO и Сотрудничества Дева. К ним относятся семь ранее обнаруженных событий и четыре недавних обнаружения. Как он заявил во время презентации:
«В этом каталоге мы представляем тщательный анализ всех 11 обнаружений гравитационных волн, обнаруженных в O1 и O2. Мы полагаемся на современные модели гравитационной формы волны, испускаемой этими катастрофическими событиями, для вывода масс, спинов и приливных деформаций двоичных файлов. Я очень горжусь тем, что участвовал в этих выдающихся усилиях научного сотрудничества LIGO и сотрудничества Virgo ».
Новые события, которые все были результатом слияний BBH, обозначаются GW170729, GW170809, GW170818 и GW170823 на основании дат, в которые они были обнаружены. Все четверо были обнаружены во время второй серии наблюдений коллабораций LIGO и VIRGO (O2), которая продолжалась с 30 ноября 2016 года по 25 августа 2017 года.
Алессандра Буонанно, директор Отдела астрофизической и космологической относительности в AEI-Потсдам и профессор Колледж-Парка в Университете штата Мэриленд, внесла значительный вклад в эти недавние находки. Как она указала в недавнем пресс-релизе AEI:
«Современные модели сигналов, усовершенствованная обработка данных и улучшенная калибровка приборов позволили нам более точно выводить астрофизические параметры ранее объявленных событий. Я с нетерпением жду следующей серии наблюдений весной 2019 года, на которой мы ожидаем обнаруживать более двух слияний черных дыр в месяц собранных данных! »
Согласно результатам команды, наблюдаемые ВВН охватывают широкий диапазон масс компонентов, от 7,6 до 50,6 масс Солнца. Они также обнаружили, что на двух BBH (GW151226 и GW170729) очень вероятно, что по крайней мере одна из черных дыр вращается. Но самое главное, новые обнаружения установили два новых рекорда в исследовании GW.
Например, событие, известное как GW170818, было обнаружено в небе с высокой точностью в северном небесном полушарии обсерваториями LIGO и Virgo. Фактически, это было идентифицировано с точностью 39 квадратных градусов (195 раз кажущийся размер полной луны), что делает его лучшим локализованным ВВН на сегодняшний день.
Кроме того, событие, известное как GW170729, было самым массовым и отдаленным источником гравитационных волн, наблюдаемым на сегодняшний день. В дополнение к вовлечению пары чёрных дыр, которые имели общую массу, в 50 раз превышающую массу Солнца, слияние произошло 5 миллиардов лет назад и выпустило эквивалент почти пяти солнечных масс в форме гравитационного излучения.
Заглядывая в будущее, команда надеется сделать больше открытий во время третьего прогона наблюдений (O3) Advanced LIGO и Virgo, который планируется запустить в начале 2019 года. Этот прогон выиграет от дальнейших улучшений чувствительности до LIGO и Virgo, а также включение обсерватории гравитационных детекторов Kamioka (KAGRA) в Японии (возможно, к концу O3).
Как сказал Карстен Данцманн, директор отдела лазерной интерферометрии и гравитационно-волновой астрономии AEI-Ганновер:
«Я рад, что многие передовые технологии детекторов, разработанные на нашем детекторе GEO600, помогли сделать O2 настолько чувствительным и что в O3 другая технология, впервые примененная в GEO600, - сжатый свет, будет использоваться в LIGO и Virgo».
С этими обновлениями и добавлением KAGRA в ближайшие годы ожидается много десятков событий GW в результате слияния бинарных систем. Эти последние результаты также предлагают дальнейшую проверку инструментов обсерваторий LIGO и Virgo, а также эффективность международного сотрудничества за ними.
А благодаря обнаружению четырех дополнительных событий GW, число примеров из практики, из которых ученые могут сделать выводы, выросло почти на 50%. При этом они смогут больше узнать о совокупности бинарных систем, вызывающих события GW, не говоря уже о скорости, с которой происходят эти типы слияний.
Результаты поисков команды были также представлены в двух документах, которые недавно появились в Интернете. В первой статье «GWTC-1: переходный каталог гравитационных волн компактных бинарных слияний, наблюдаемых LIGO и Девой во время первого и второго прогонов наблюдений, представлен подробный каталог всех обнаружений гравитационных волн.
Во второй статье «Свойства популяции бинарных черных дыр, полученные из первого и второго прогонов наблюдений Advanced LIGO и Advanced Virgo», описываются характеристики сливающейся популяции черной дыры. LIGO финансируется Национальным научным фондом (NSF) и управляется Caltech и Массачусетским технологическим институтом (MIT).
