Twee nieuwe waarschijnlijke zwaartekrachtsgolven - rimpelingen in het weefsel van ruimtetijd veroorzaakt door catastrofale kosmische gebeurtenissen en voor het eerst voorspeld door Albert Einstein meer dan 100 jaar geleden - zijn gedetecteerd door de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) en het Virgo-observatorium in Italië in de eerste weken nadat de detectoren zijn bijgewerkt. Aangenomen wordt dat de bron van beide golven het samensmelten van een paar zwarte gaten is.

LIGO kondigde de ontdekking van de eerste nieuwe zwaartekrachtgolf aan in zijn allereerste openbare waarschuwing op 8 april, en volgde snel een tweede aankondiging op 12 april. LIGO detecteerde de allereerste zwaartekrachtgolf in september 2015, en kondigde de ontdekking in februari 2016 aan. In de volgende drie jaar werden nog tien zwaartekrachtsgolven gedetecteerd, maar met updates voor LIGO en Maagd, wetenschappers verwachten er maar liefst één per week te zien, wat tot nu toe waar is gebleken.

Updates voor LIGO en Virgo hebben samen de gevoeligheid met ongeveer 40 procent verhoogd ten opzichte van de laatste run. Aanvullend, met deze derde observatierun, LIGO en Virgo stapten over op een systeem waarbij ze de sterrenkundegemeenschap vrijwel onmiddellijk waarschuwen voor een mogelijke detectie van zwaartekrachtgolven. Hierdoor kunnen elektromagnetische telescopen (röntgen, UV, optisch, radio) om een ​​elektromagnetisch signaal van dezelfde bron te zoeken en hopelijk te vinden, die de sleutel kunnen zijn tot het begrijpen van de dynamiek van het evenement.

Het Penn State-team van LIGO-wetenschappers, geleid door Chad Hanna, universitair hoofddocent natuurkunde en astronomie en astrofysica, vrijgelaten professor vroege carrière, en Institute for CyberScience faculteit co-huur bij Penn State, een cruciale rol gespeeld.

"Penn State maakt deel uit van een klein team van LIGO-wetenschappers die de gegevens in bijna realtime analyseren, " zei Cody Messick, een afgestudeerde student natuurkunde aan Penn State en lid van het LIGO-team. "We vergelijken de gegevens voortdurend met honderdduizenden verschillende mogelijke zwaartekrachtsgolven en uploaden belangrijke kandidaten zo snel mogelijk naar een database. Hoewel er verschillende teams zijn die allemaal vergelijkbare analyses uitvoeren, de analyse uitgevoerd door het Penn State-team uploadde de kandidaten die openbaar waren gemaakt voor beide detecties."

Messick heeft de afgelopen negen maanden gewerkt om ervoor te zorgen dat geüploade zwaartekrachtgolfkandidaten informatie bevatten van alle detectoren die op het moment van een detectie draaien. zelfs als het signaal in een van hen extreem stil is. Dit helpt bij het lokaliseren van de signalen en heeft het potentieel om het voorspelde gebied aan de hemel waar het signaal vandaan kwam met meer dan een orde van grootte te verkleinen. Alle openbare waarschuwingen van LIGO bevatten een hemelkaart met de mogelijke locatie van de bron aan de hemel, het tijdstip van het evenement, en wat voor soort evenement het wordt verondersteld te zijn.

"Dit zijn bijna realtime detecties van zwaartekrachtsgolven geproduceerd door twee waarschijnlijke botsende zwarte gaten, " zei Ryan Magee, een afgestudeerde student natuurkunde aan Penn State en lid van het LIGO-team. "We hebben het eerste signaal binnen ongeveer 20 seconden na aankomst op aarde gedetecteerd. We kunnen automatische waarschuwingen instellen om telefoontjes en sms'jes te ontvangen wanneer een belangrijke kandidaat wordt geïdentificeerd. Ik dacht eerst dat ik een spam-telefoontje kreeg!"

De bron van beide zwaartekrachtsgolven is vermoedelijk compacte binaire fusies - de botsing van twee massieve en ongelooflijk dichte kosmische objecten met elkaar. Er kunnen compacte binaire fusies plaatsvinden tussen twee neutronensterren, twee zwarte gaten, of een neutronenster en een zwart gat. Elk van deze verschillende soorten fusies creëert zwaartekrachtgolven met opvallend verschillende signalen, zodat het LIGO-team het type gebeurtenis kan identificeren dat de zwaartekrachtsgolven heeft veroorzaakt.

"Met de updates voor LIGO, Ik verwacht meer signalen te zien, "zei Magee. "Ik zou heel graag een fusie tussen neutronenster en zwart gat zien, die nog niet is waargenomen."

LIGO bestaat uit twee massieve detectoren ongeveer 3, 000 kilometer van elkaar, een in Livingston, Louisiana, en een in Hanford, Washington. Het signaal van beide zwaartekrachtsgolven werd gedetecteerd bij beide observatoria en bij het Virgo-observatorium voor zwaartekrachtgolven in Italië, en onmiddellijk openbaar gemaakt.

"Dit is de eerste LIGO-waarneming die meteen op een geautomatiseerde manier openbaar werd gemaakt, " zei Surabhi Sachdev, Eberly Postdoctoral Research Fellow in natuurkunde aan Penn State en lid van het LIGO-team. "Dit is het nieuwe LIGO-beleid dat begint met deze observatierun. Evenementen worden onmiddellijk automatisch openbaar gemaakt. Na menselijke doorlichting, een bevestiging of intrekking wordt binnen enkele uren afgegeven."

Naast Hanna, Messick, Magee en Sachdev, het LIGO-team dat in Penn State aan deze ontdekkingen werkt, omvat Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh en Rachael Huxford.