Rummets baggrundsbrum kunne afsløre skjulte sorte huller

Det dybe rum er ikke så stille, som vi er blevet forledt til at tro. Hvert par minutter smadrer et par sorte huller ind i hinanden. Disse katastrofer frigiver krusninger i rumtidens struktur kendt som gravitationsbølger. Nu har Monash University-forskere udviklet en måde at lytte til disse begivenheder på. Tyngdebølgerne fra sorte huls fusioner præger en karakteristisk kiglyd i de data, der indsamles af gravitationsbølgedetektorer. Den nye teknik forventes at afsløre tilstedeværelsen af ​​tusindvis af tidligere skjulte sorte huller ved at drille deres svage sus fra et hav af statisk elektricitet.

Sidste år, i en af ​​de største astronomiske opdagelser i det 21. århundrede, LIGO Scientific Collaboration (LSC) og Virgo Collaboration-forskere målte gravitationsbølger fra et par fusionerende neutronstjerner.

Drs Eric Thrane og Rory Smith, fra ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) og Monash University, var en del af holdet involveret i sidste års opdagelse og var også en del af holdet, der var involveret i detekteringen af ​​den første gravitationsbølgeopdagelse i 2015, da krusninger i rumtidens struktur genereret af sammenstødet mellem to sorte huller i det fjerne univers først blev set, bekræfter Albert Einsteins generelle relativitetsteori fra 1915.

Til dato, der har været seks bekræftede, eller forgyldt, gravitationsbølgebegivenheder annonceret af LIGO og Jomfruen Collaborations. Dog er der, ifølge Dr Thrane, mere end 100, 000 gravitationsbølgebegivenheder hvert år for svage til, at LIGO og Jomfruen utvetydigt kan opdage. Gravitationsbølgerne fra disse fusioner kombineres for at skabe en gravitationsbølgebaggrund. Mens de enkelte begivenheder, der bidrager til det, ikke kan løses individuelt, forskere har i årevis søgt at opdage denne stille tyngdebølgebrum.

I et skelsættende papir i det amerikanske tidsskrift, Fysisk gennemgang X , de to forskere har udviklet en ny, mere følsom måde at søge efter gravitationsbølgebaggrunden på.

"Måling af gravitationsbølgebaggrunden vil give os mulighed for at studere populationer af sorte huller på store afstande. En dag, teknikken kan gøre os i stand til at se gravitationsbølger fra Big Bang, skjult bag gravitationsbølger fra sorte huller og neutronstjerner, " sagde Dr Thrane.

Forskerne udviklede computersimuleringer af svage sorte hul-signaler, at indsamle masser af data, indtil de var overbevist om, at - inden for de simulerede data - var svag, men utvetydige beviser for sorte huls fusioner. Dr. Smith er optimistisk, at metoden vil give en detektion, når den anvendes på rigtige data. Ifølge Dr Smith, nylige forbedringer i dataanalyse vil gøre det muligt at opdage "hvad folk havde brugt årtier på at lede efter." Den nye metode skønnes at være tusind gange mere følsom, som skulle bringe det længe søgte mål inden for rækkevidde.

Det er vigtigt, at forskerne får adgang til en ny $4 millioner supercomputer, lanceret i sidste måned (marts) på Swinburne University of Technology. Computeren, kaldet OzSTAR, vil blive brugt af forskere til at lede efter gravitationsbølger i LIGO-data.

Ifølge OzGRAv-direktør, Professor Matthew Bailes, supercomputeren vil give OzGravs forskere mulighed for at forsøge sig med denne slags skelsættende opdagelser.

"Det er 125, 000 gange stærkere end den første supercomputer, jeg byggede på institutionen i 1998."

OzStar-computeren adskiller sig fra de fleste af de mere end 13, 000 computere brugt af LIGO-samfundet, ifølge Dr Smith, herunder dem på CalTech og MIT. OzStar anvender grafiske processorenheder (GPU'er), snarere end mere traditionelle centralbehandlingsenheder (CPU'er). For nogle applikationer, GPU'er er hundredvis af gange hurtigere. "Ved at udnytte kraften fra GPU'er, OzStar har potentialet til at gøre store opdagelser inden for gravitationsbølgeastronomi, " sagde Dr Smith.