Astronomen observeren regelmatig zwaartekrachtsgolven (GW) - rimpelingen in ruimte en tijd - die worden veroorzaakt door paren zwarte gaten die samensmelten tot één. Einsteins zwaartekrachttheorie voorspelt dat GW, die de ruimte samenknijpen en uitrekken terwijl ze passeren, zal de ruimte permanent vervormen, een "herinnering" aan de golf achterlatend. Echter, dit geheugeneffect is nog niet gedetecteerd, aangezien het extreem klein zou zijn, laat slechts de minste sporen na.

Onderzoekers van het ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) aan de Monash University hebben eindelijk een methode ontwikkeld om GW-geheugen te zoeken en te detecteren. Onder leiding van OzGrav Ph.D. student Moritz Huebner, het onlangs gepubliceerde artikel verklaart de lastige verovering van het zoeken naar geheugen door gegevens van talloze waarnemingen te analyseren. Huebner presenteert deze resultaten op donderdag 6 februari 2020 in het Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA) in Canberra.

De wetenschappelijke modellen verwachten dat het geheugen een extreem zwak spoor op de detectoren achterlaat dat veel kleiner is dan de golven van de botsing met het zwarte gat zelf. Daarom, gegevens van veel zwaartekrachtgolfgebeurtenissen moeten worden gecombineerd. Om dit te doen, het team gebruikte enkele van de meest nauwkeurige GW- en geheugenmodellen die zijn ontwikkeld op basis van de studie van fusies van zwarte gaten.

"Onze algoritmen kammen zorgvuldig de gegevens door en meten het exacte bewijs voor het bestaan ​​van GW-geheugen, ’ zei Huebner.

Voor elke individuele waarneming deze nauwgezette methode kan honderden uren duren op een normale computerchip om alle mogelijkheden te onderzoeken van hoe een GW-signaal tot stand kwam - dit bracht de onderzoekers ertoe zich te concentreren op het verfijnen van de instelling om het aantal rekenuren te verminderen zonder de zoektocht in gevaar te brengen. Tot dusver, de resultaten van de zoekopdracht die is toegepast op de eerste 10 botsingen met zwarte gaten die tussen 2015 en 2017 door LIGO en Virgo zijn gedetecteerd, zijn niet overtuigend gebleken. LIGO en Maagd zijn nog niet gevoelig genoeg om uitspraken te doen over GW-geheugen.

Dus, zullen we ooit geheugen kunnen detecteren?

"Dankbaar, we kunnen nu gegevens gebruiken van de eerste 10 botsingen met zwarte gaten en een goed idee hebben van hoeveel waarneembare GW-gebeurtenissen er in de toekomst zullen zijn. We kunnen ook berekenen hoeveel bewijs van geheugen er bij elke gebeurtenis kan worden gedetecteerd, ’ zei Huebner.

Gedurende de hele studie, de onderzoekers ontdekten ook dat hun nieuwe zoekmethode gegevens van ongeveer 2000 zwarte gaten-fusies nodig heeft om geheugen te detecteren. Hoewel dit misschien ongeloofwaardig klinkt, het team verwacht dit aantal medio 2020 te bereiken.

Plus, LIGO en Virgo worden voortdurend geüpgraded en hebben sinds april 2019 meer dan 40 fusies meegemaakt, toen de derde observatieronde begon. Met verdere technologische vooruitgang en het Japanse KAGRA-observatorium dat binnenkort online komt, het team is ervan overtuigd dat ze elke dag meerdere binaire bestanden zullen detecteren, wat uiteindelijk zal leiden tot het onthullen van GW-geheugen.