science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Zwaartekrachtgolven opnieuw gedetecteerd,

Maar dit is het beste tot nu toe Twee zwarte gaten draaien naar elkaar toe en sturen zwaartekrachtsgolven naar buiten die uiteindelijk op aarde kunnen worden gedetecteerd. LIGO/T. Pyle

Het tijdperk van zwaartekrachtsgolfastronomie is echt begonnen.

Voor de vierde keer, wetenschappers hebben de zwaartekrachtsgolven gedetecteerd die worden gegenereerd door twee botsende zwarte gaten. Maar deze keer is het nog beter. Een derde zwaartekrachtgolfdetector in Italië heeft zich aangesloten bij twee in de VS gevestigde detectoren om dit de meest nauwkeurige zwaartekrachtgolfdetectie tot nu toe te maken.

Op 14 augustus rimpelingen in de ruimte-tijd spoelden door onze planeet. Deze zwaartekrachtsgolven hadden 1,8 miljard lichtjaar gereisd om ons te bereiken en, zoals de drie bevestigde ontdekkingen die eraan voorafgingen, dit signaal - genaamd GW170814 - werd veroorzaakt door twee stellaire zwarte gaten die botsten en samensmolten tot één.

Natuurkundigen die het zwaartekrachtgolfsignaal interpreteren, zeggen dat GW170814 werd veroorzaakt door twee zwarte gaten met een gewicht van 31 en 25 keer de massa van onze zon die opgesloten raakten in een zwaartekrachtdans. botsen en combineren tot één. Door de samensmelting ontstond één zwart gat dat 53 keer zo zwaar was als onze zon. De resterende massa, ongeveer drie zonsmassa's, werd omgezet in pure energie, zwaartekrachtgolven in alle richtingen opblazen. Wetenschappers publiceerden een paper waarin ze de ontdekking aankondigden in het tijdschrift Physical Review Letters.

Een vergelijking van alle samengevoegde detecties van zwarte gaten tot nu toe LIGO/Caltech/Sonoma State (Aurore Simonnet)

De vorige detecties werden uitsluitend gedaan door Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), die twee identieke waarnemingsstations heeft in Washington en Louisiana. Deze keer, echter, GW170814 werd opgehaald door een derde detector genaamd Advanced Virgo, gelegen in de buurt van Pisa, Italië. Dat is de eerste keer dat dat is gebeurd. Zoals LIGO, Maagd gebruikt een ultranauwkeurige laserinterferometer om de verdwijnende kleine krommingen in de ruimtetijd te detecteren terwijl zwaartekrachtsgolven met de snelheid van het licht door ons ruimtevolume reizen.

"Dit is nog maar het begin van observaties met het netwerk dat mogelijk is gemaakt door Virgo en LIGO die samenwerken, " zei David Shoemaker van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en de woordvoerder van LIGO Scientific Collaboration (LSC) in een verklaring. "Met de volgende waarnemingsrun gepland voor herfst 2018 kunnen we dergelijke detecties wekelijks of zelfs vaker verwachten."

Hoewel Maagd minder gevoelig is dan LIGO, het hebben van een derde zwaartekrachtgolfdetector die deze gerommel in ruimte-tijd meet, verhoogt de precisie van het proberen te lokaliseren in welk sterrenstelsel de zwarte gaten zijn gebotst. Er zijn ten minste twee detectoren nodig om de detectie van een zwaartekrachtgolfsignaal te bevestigen en, sinds de eerste historische detectie van zwaartekrachtsgolven op 14 september, 2015, LIGO-wetenschappers hebben slechts globaal kunnen bepalen waar de zwaartekrachtsgolfsignalen vandaan kwamen. Maar met meer detectoren komt er een grotere precisie bij het lokaliseren van de bron.

Een kaart van alle detecties van zwaartekrachtgolven tot nu toe wordt hier geïllustreerd - merk op dat het gebied van de waarschijnlijke bron van GW170814 (linksonder) veel kleiner is dan alle andere. LIGO/Maagd/Caltech/MIT/Leo Singer (Milky Way afbeelding:Axel Mellinger)

Door van een netwerk met twee detectoren naar een netwerk met drie detectoren te gaan, verkleint het ruimtevolume van de bron met een factor 20 en het gebied van de lucht waar GW170814 waarschijnlijk vandaan komt, is 10 keer kleiner dan eerdere detecties. Wetenschappers krijgen ook een betere meting van afstand wanneer meer detectoren aan het netwerk worden toegevoegd.

"Deze verhoogde precisie zal de hele astrofysische gemeenschap in staat stellen om uiteindelijk nog meer opwindende ontdekkingen te doen, " zei Laura Cadonati, die bij Georgia Tech werkt en de plaatsvervangend woordvoerder is van de LSC, in een verklaring. "Een kleiner zoekgebied maakt vervolgobservaties met telescopen en satellieten mogelijk voor kosmische gebeurtenissen die zwaartekrachtgolven en emissies van licht produceren, zoals de botsing van neutronensterren."

Tot dusver, alleen de zwaartekrachtsgolven van het samensmelten van zwarte gaten zijn gedetecteerd, maar naarmate de gevoeligheid van laserinterferometers toeneemt, wetenschappers hopen botsingen tussen neutronensterren te detecteren, bijvoorbeeld. Naarmate er meer detectoren worden toegevoegd, de exacte posities van deze energetische gebeurtenissen kunnen worden vastgesteld, het toestaan ​​van andere observatoria die het universum in het elektromagnetische spectrum zien (d.w.z. light) om vervolgobservaties uit te voeren. Deze studies zouden gebeurtenissen zoals supernova's in ongelooflijk detail kunnen onderzoeken.

Wanneer meerdere observatoria die naar verschillende golflengten van licht kijken, dezelfde verschijnselen bestuderen, baanbrekende ontdekkingen kunnen worden gedaan. Maar als observatoria voor zwaartekrachtgolven aan de mix worden toegevoegd, wie weet wat voor ongelooflijke wetenschap de kosmos zal onthullen.

"Met deze eerste gezamenlijke detectie door de Advanced LIGO- en Virgo-detectoren, we zijn een stap verder gegaan in de zwaartekrachtgolfkosmos, " zei David H. Reitze, die werkt bij het California Institute of Technology (Caltech) en uitvoerend directeur is van het LIGO-laboratorium, in een verklaring. "Maagd brengt een krachtige nieuwe mogelijkheid om bronnen van zwaartekrachtgolven te detecteren en beter te lokaliseren, een die ongetwijfeld zal leiden tot spannende en onverwachte resultaten in de toekomst."

Dat is nu gek

De Maagd-detector heeft twee armen die 3 kilometer lang zijn. Als een zwaartekrachtsgolf door die armen gaat, ze strekken zich uit met slechts een miljardste van een miljardste meter.