De første åbne offentlige alarmer er nu tilgængelige fra LIGO

To nye sandsynlige gravitationsbølger - krusninger i rumtidens struktur forårsaget af kataklysmiske kosmiske begivenheder og først forudsagt af Albert Einstein for over 100 år siden - er blevet opdaget af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) og Virgo-observatoriet i Italien i første uger efter, at detektorerne blev opdateret. Kilden til begge bølger menes at være sammensmeltningen af ​​et par sorte huller.

LIGO annoncerede opdagelsen af ​​den første nye gravitationsbølge i sin første åbne offentlige alarm nogensinde den 8. april, og fulgte hurtigt op med en anden meddelelse den 12. april. LIGO opdagede den første gravitationsbølge nogensinde i september 2015, og annoncerede opdagelsen i februar 2016. Ti flere gravitationsbølger blev opdaget i løbet af de følgende tre år, men med opdateringer til LIGO og Jomfruen, forskere forventer at se så mange som én om ugen, hvilket indtil videre har vist sig sandt.

Opdateringer til LIGO og Jomfruen har tilsammen øget dens følsomhed med omkring 40 procent i forhold til dens sidste kørsel. Derudover med denne tredje observationskørsel, LIGO og Jomfruen gik over til et system, hvorved de advarer astronomisamfundet næsten øjeblikkeligt om en potentiel gravitationsbølgedetektering. Dette tillader elektromagnetiske teleskoper (røntgen, UV, optisk, radio) for at søge efter og forhåbentlig finde et elektromagnetisk signal fra den samme kilde, som kan være nøglen til at forstå dynamikken i begivenheden.

Penn State-holdet af LIGO-forskere, ledet af Chad Hanna, lektor i fysik og i astronomi og astrofysik, Frigjort tidlig karriereprofessor, og Institut for CyberScience fakultet medlejer i Penn State, spillede en kritisk rolle.

"Penn State er en del af et lille team af LIGO-forskere, der analyserer dataene i næsten realtid, " sagde Cody Messick, en kandidatstuderende i fysik ved Penn State og medlem af LIGO-teamet. "Vi sammenligner konstant dataene med hundredtusindvis af forskellige mulige gravitationsbølger og uploader eventuelle væsentlige kandidater til en database så hurtigt som muligt. Selvom der er flere forskellige teams, der alle udfører lignende analyser, analysen udført af Penn State-teamet uploadede de kandidater, der blev offentliggjort for begge disse påvisninger."

Messick har brugt de sidste ni måneder på at sikre, at uploadede gravitationsbølgekandidater indeholder information fra alle de detektorer, der kører på tidspunktet for en detektering, selvom signalet er ekstremt stille i en af ​​dem. Dette hjælper med at lokalisere signalerne og har potentiale til at reducere det forudsagte område på himlen, som signalet kom fra, med over en størrelsesorden. Alle LIGO offentlige alarmer vil inkludere et himmelkort, der viser den mulige placering af kilden på himlen, tidspunktet for begivenheden, og hvilken slags begivenhed det menes at være.

"Dette er næsten realtidsdetekteringer af gravitationsbølger produceret fra to sandsynlige sorte huller, der kolliderer, " sagde Ryan Magee, en kandidatstuderende i fysik ved Penn State og medlem af LIGO-teamet. "Vi opdagede det første signal inden for omkring 20 sekunder efter dets ankomst til jorden. Vi kan konfigurere automatiske alarmer for at modtage telefonopkald og sms'er, når en vigtig kandidat er identificeret. Jeg troede, at jeg fik et spam-telefonopkald i starten!"

Kilden til begge gravitationsbølger er mistænkt for at være kompakte binære fusioner - kollisionen af ​​to massive og utrolig tætte kosmiske objekter ind i hinanden. Kompakte binære fusioner kan forekomme mellem to neutronstjerner, to sorte huller, eller en neutronstjerne og et sort hul. Hver af disse forskellige typer fusioner skaber gravitationsbølger med slående forskellige signaler, så LIGO-holdet kan identificere den type begivenhed, der skabte gravitationsbølgerne.

"Med opdateringerne til LIGO, Jeg forventer at se flere signaler, " sagde Magee. "Jeg ville virkelig gerne se en neutronstjerne-sort hul-fusion, som ikke er blevet observeret endnu."

LIGO består af to massive detektorer ca. 3, 000 kilometer fra hinanden, en i Livingston, Louisiana, og en i Hanford, Washington. Signalet fra begge gravitationsbølger blev detekteret ved begge observatorier såvel som Virgo gravitationsbølgeobservatoriet i Italien, og straks offentliggjort.

"Dette er den første LIGO-observation, der blev offentliggjort med det samme på en automatiseret måde, " sagde Surabhi Sachdev, Eberly Postdoctoral Research Fellow i fysik ved Penn State og medlem af LIGO-teamet. "Dette er den nye LIGO-politik, der starter med dette observationsløb. Begivenheder offentliggøres øjeblikkeligt automatisk. Efter menneskelig undersøgelse, en bekræftelse eller tilbagetrækning udstedes inden for få timer."

Ud over Hanna, Messick, Magee og Sachdev, LIGO-teamet, der arbejder på disse opdagelser i Penn State, inkluderer Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh og Rachael Huxford.