Para saintis mengesan lagi putaran Gravitational Gelombang

Dunia terkejut apabila para saintis di Observatorium Gelombang Gravitational-Laser Interferometer (LIGO) mengumumkan pada bulan Februari mereka akhirnya mengesan gelombang graviti, menyelesaikan satu penyiasatan abad yang bermula dengan Albert Einstein.

Nah, terus ke punggung anda - superstar LIGO telah melakukannya semula. Beberapa bulan selepas mereka membuat pengukuran isyarat gelombang graviti pertama, instrumen LIGO berjaya mengesan gelombang graviti buat kali kedua - sekali lagi akibat sepasang lubang hitam yang menimpa satu sama lain - Krismas yang lalu ini. Penemuan ini diterbitkan dalam terbitan terkini Surat Pemeriksaan Fizikal.

Pada sidang akhbar yang diadakan oleh Persatuan Astronomi Amerika di San Diego hari ini, Gabriela González, jurucakap kolaborasi saintifik LIGO (LSC), dengan gembira memuji kemampuan pengesan LIGO - yang belum berjalan dengan kapasiti penuh - untuk mengambil isyarat lemah. "Walaupun ini sangat kecil, instrumen LIGO di Bumi mengesan dengan jelas gelombang graviti ini," katanya. "Dengan ini, kita boleh memberitahu anda sekarang, era astronomi gelombang graviti baru sahaja bermula."

Para saintis LIGO yang lain menggembirakan kegembiraan Gonzàlez - dan mengejutkan - setelah mengesan satu lagi lubang hitam binari dalam tempoh satu tahun.

"Saya tidak akan pernah menebak bahawa kita akan sangat bernasib baik untuk mempunyai, bukan hanya satu, tetapi dua pengesanan lubang hitam biner yang pasti dalam beberapa bulan pertama pemerhatian," kata Chad Hanna, ahli astrofizik di Penn State University yang berafiliasi dengan LIGO, dalam pelepasan berita PSU.

Gelombang graviti sering dirujuk sebagai riak dalam masa yang disebabkan oleh kehadiran massa. Mereka tidak semestinya buat apa-apa, tetapi mereka adalah penunjuk penting bahawa graviti, baik, wujud. Gelombang graviti pada dasarnya membawa maklumat mengenai sifat graviti, mengapa dan bagaimana massa yang lebih besar mengenakan kesan graviti pada massa yang lebih kecil, dan banyak lagi.

Isyarat Disember adalah hasil daripada sepasang lubang hitam empat belas dan lapan kali jisim matahari, masing-masing, berlanggar satu sama lain untuk membentuk lubang hitam tunggal besar kira-kira 21 kali massa matahari yang semuanya berlaku 1.4 bilion tahun lalu. Ini adalah peristiwa yang lebih kecil daripada penggabungan lubang hitam pertama yang diperhatikan pada bulan September - yang terdiri daripada sepasang lubang hitam 29 dan 36 kali lebih besar daripada matahari, masing-masing, dan mengeluarkan tenaga lebih daripada semua bintang alam semesta yang disatukan - tetapi itu bukan sama sekali negatif.

Sebenarnya, memerhatikan gelombang graviti yang dihasilkan oleh peristiwa celestial yang lebih lemah adalah perkembangan yang menggalakkan. Jika saintis berharap untuk mengkaji gelombang graviti lebih mendalam, mereka akan membuat sebanyak mungkin pengukuran, dari semua jenis fenomena kosmik. Untuk instrumen LIGO untuk mengambil sesuatu yang kurang besar adalah langkah ke hadapan yang kuat.

Adalah sangat penting bahawa lubang hitam ini jauh lebih besar daripada yang diperhatikan dalam pengesanan pertama, kata González dalam siaran berita yang dikeluarkan oleh MIT. "Kerana massa yang lebih ringan berbanding dengan pengesanan pertama, mereka menghabiskan lebih banyak masa - kira-kira satu saat - dalam kumpulan sensitif pengesan. Ia adalah permulaan yang menjanjikan pemetaan populasi lubang hitam di alam semesta kita."

Pada persidangan AAS, David Reitze, Pengarah Eksekutif projek LIGO, mengesahkan rancangan untuk meningkatkan sensitiviti pengesan sebanyak 15 hingga 25 peratus sebelum kejatuhan seterusnya musim ini. "Masa depan akan penuh dengan penggabungan lubang hitam binari untuk LIGO," katanya. "Kami akan melihat lebih banyak daripada ini." Beliau juga membayangkan pencarian LIGO untuk acara selain daripada penggabungan lubang hitam binary; perlanggaran bintang neutron binari, katanya, dapat juga dikesan tidak lama lagi.

Hasilnya juga mencadangkan penggabungan lubang hitam lebih banyak daripada saintis yang pada awalnya percaya.

Gelombang graviti adalah ultra sukar untuk diukur kerana betapa lemahnyanya. Para saintis mengukur gelombang graviti melalui instrumen yang dikenali sebagai interferometer, yang pada dasarnya menghasilkan laser khusus yang berjalan di jarak yang sangat besar yang cukup sensitif untuk mengesan kehadiran isyarat-isyarat ini bergerak.

LIGO menggunakan dua interferometer berbeza (satu di Livingston, Louisiana, dan satu di Hanford, Washington) sebagai satu cara untuk mengukur gelombang dan mengesahkan bahawa isyarat adalah gelombang graviti dan bukan sekadar penyimpangan yang disebabkan oleh pergerakan geologi tempatan atau faktor lain.

Walaupun LIGO telah beroperasi sejak tahun 2002, sebab kami mula menemui gelombang graviti, berkat peningkatan utama kedua-dua interferometer (ditambah dengan interferometer Virgo yang berpangkalan di Itali) pada tahun lalu. Malah, isyarat pertama dijumpai beberapa hari selepas penambahbaikan selesai. Tidak perlu dikatakan, pengubahsuaian ini sentiasa melebihi jangkaan.

Menggambarkan projek masa depan LIGO, Reitze membincangkan rencana untuk membina detektor lain di India. "Mudah-mudahan, kita akan mempunyai lima pengesan yang akan berlaku dalam dekad yang akan datang," katanya, juga merujuk kepada pengesan Hanford dan Livingston, Virgo Itali, dan KAGRA, yang kini sedang dibina di Jepun; ia diharapkan bahawa mempunyai lebih banyak pengesan akan membolehkan para penyelidik tidak hanya menyapu langit yang lebih besar untuk peristiwa gelombang graviti tetapi juga lebih baik cari mereka, dalam proses yang sama dengan triangulasi.

Penemuan baru bukan sekadar dataset tambahan kepada katalog gelombang graviti yang semakin berkembang. Para saintis berharap untuk memanfaatkan nombor-nombor ini sebagai sebahagian daripada usaha untuk membentuk ramalan tentang apa jenis peristiwa yang akan menghasilkan gelombang graviti yang boleh diukur, di mana peristiwa-peristiwa tersebut telah berlaku, dan apabila mengharapkan gelombang-gelombang graviti mencapai Bumi.

"Sudah tentu kita akan melihat lebih banyak lubang hitam, semoga neutron binari, dan jika kita bernasib baik, supernova," kata Reitze pada persidangan AAS. "Astronomi gelombang graviti adalah nyata. Kami ada di sini."