Kako poslušati brnenje gravitacijskih valov v ozadju vseh črnih lukenj, ki trčijo druga v drugo
Prvo odkritje gravitacijskih valov (ki se je zgodil v septembra 2015 ) sprožila revolucijo v astronomiji. Ta dogodek ni samo potrdil teorijo, ki jo je napovedal Einsteinova teorija splošne relativnosti stoletje pred tem je tudi uvedla novo obdobje, kjer je bilo mogoče preučevati združitve oddaljenih črnih lukenj, supernov in nevtronskih zvezd s preučevanjem njihovih nastalih valov.
Poleg tega so znanstveniki teoretizirali, da bi združitev črnih lukenj dejansko lahko bilo veliko pogostejši, kot se je prej mislilo . Po mnenju a nova študija ki jih je izvedel par raziskovalcev z univerze Monash, se te združitve zgodijo enkrat vsakih nekaj minut. S poslušanjem hrupa v ozadju vesolja, trdijo, bi lahko našli dokaze o tisočih prej neodkritih dogodkih.
Njihova študija z naslovom » Optimalno iskanje astrofizičnega ozadja gravitacijskih valov «, se je pred kratkim pojavilo v revijiFizični pregled X. Študijo sta izvedla Rory Smith in Eric Thrane, višji predavatelj in znanstveni sodelavec na univerzi Monash. Oba raziskovalca sta tudi člana Center odličnosti ARC za odkrivanje gravitacijskih valov (OzGrav).
dr. Eric Thrane in Rory Smith. Zasluge: Univerza Monash
Kot navajajo v svoji študiji, se vsakih 2 do 10 minut nekje v vesolju zlije par črnih lukenj z zvezdno maso. Majhen del teh je dovolj velik, da lahko nastali dogodek gravitacijskega valovanja zaznajo napredni instrumenti, kot sta laserski interferometer gravitacijski valovni observatorij in observatorij Virgo. Ostalo pa prispeva k nekakšnemu stohastičnemu hrupu v ozadju.
Z merjenjem tega hrupa bodo znanstveniki morda lahko preučili veliko več o dogodkih in izvedeli veliko več o gravitacijskih valovih. Kot je pojasnil dr. Thrane na univerzi Monash izjava za javnost :
'Merjenje ozadja gravitacijskega valovanja nam bo omogočilo preučevanje populacij črnih lukenj na velikih razdaljah. Nekega dne nam bo ta tehnika morda omogočila, da vidimo gravitacijske valove iz Velikega poka, skrite za gravitacijskimi valovi črnih lukenj in nevtronskih zvezd.
Dr. Smith in Thrane nista amaterja, ko gre za preučevanje gravitacijskih valov. Lani sta oba sodelovala pri velikem preboju, kjer so raziskovalci iz Znanstveno sodelovanje LIGO (LSC) in Devica Sodelovanje izmerili gravitacijske valove iz para spajanje nevtronskih zvezd . To je bilo prvič, da so opazili združitev nevtronskih zvezd (aka. kilonova) tako v gravitacijskih valovih kot v vidni svetlobi.
Par je bil tudi del ekipe Advanced LIGO, ki je prvič zaznala gravitacijske valove septembra 2015. Do danes je bilo šest potrjenih dogodkov gravitacijskih valov potrjenih s strani LIGO in Virgo Collaborations. Toda po mnenju dr. Thrana in Smitha se lahko vsako leto zgodi kar 100.000 dogodkov, za katere ti detektorji preprosto niso opremljeni.
Umetnikov vtis združevanja binarnih črnih lukenj. Zasluge: LIGO/A. Simonnet.
Ti valovi se združijo, da ustvarijo ozadje gravitacijskega valovanja; in čeprav so posamezni dogodki preveč subtilni, da bi jih lahko zaznali, raziskovalci že leta poskušajo razviti metodo za odkrivanje splošnega hrupa. Zanašajoč se na kombinacijo računalniških simulacij šibkih signalov črnih lukenj in množice podatkov iz znanih dogodkov, je dr. Thrane in Smith trdita, da sta storila prav to.
Iz tega je par lahko proizvedel signal znotraj simuliranih podatkov, za katerega menita, da je dokaz rahlega združevanja črnih lukenj. Če gledamo naprej, Dr. Thrane in Smith upata, da bosta svojo novo metodo uporabila za resnične podatke, in sta optimistična, da bo prinesla rezultate. Raziskovalci bodo imeli dostop tudi do novega superračunalnika OzSTAR, ki je bil nameščen prejšnji mesec na Tehnološka univerza Swinburne pomagati znanstvenikom pri iskanju gravitacijskih valov v podatkih LIGO.
Ta računalnik se razlikuje od tistih, ki jih uporablja skupnost LIGO, ki vključuje superračunalnike na CalTech in MIT. Namesto da bi se zanašal na bolj tradicionalne centralne procesne enote (CPE), OzGrav uporablja grafične procesorske enote – ki so lahko za nekatere aplikacije stokrat hitrejše. Po besedah profesorja Matthewa Bailesa, direktorja superračunalnika OzGRAv:
'Je 125.000-krat močnejši od prvega superračunalnika, ki sem ga zgradil v instituciji leta 1998 ... Z izkoriščanjem moči GPU-jev ima OzStar potencial za velika odkritja v astronomiji gravitacijskih valov.'
Kar je bilo še posebej impresivno pri preučevanju gravitacijskih valov, je, kako hitro napreduje. Od začetnega odkritja leta 2015 so znanstveniki iz Advanced LIGO in Virgo zdaj potrdili šest različnih dogodkov in pričakujejo, da bodo odkrili še veliko več. Poleg tega astrofiziki celo izumljajo načine za uporabo gravitacijskih valov, da bi izvedeli več o astronomskih pojavih, ki jih povzročajo.
Vse to je bilo mogoče zaradi izboljšav instrumentacije in vse večjega sodelovanja med opazovalnicami. In z bolj izpopolnjenimi metodami, zasnovanimi za prebiranje arhivskih podatkov za dodatne signale in hrup v ozadju, se lahko naučimo veliko več o tej skrivnostni kozmični sili.
Nadaljnje branje: Monash , Fizični pregled X