Forskere afslører en tabt otte milliarder lysår af universets evolution

Sidste år, det avancerede LIGO-VIRGO gravitationsbølgedetektornetværk optog data fra 35 sammensmeltede sorte huller og neutronstjerner. Et godt resultat - men hvad gik de glip af? Ifølge Dr. Rory Smith fra ARC Center of Excellence in Gravitational Wave Discovery ved Monash University i Australien - er det sandsynligt, at der er yderligere 2 millioner gravitationsbølgebegivenheder fra sammensmeltning af sorte huller, "et par sammensmeltende sorte huller hvert 200. sekund og et par sammensmeltende neutronstjerner hvert 15. sekund", som forskerne ikke opfanger.

Dr. Smith og hans kolleger, også på Monash University, har udviklet en metode til at opdage tilstedeværelsen af ​​disse svage eller "baggrunds" begivenheder, som til dato er gået ubemærket hen, uden at skulle detektere hver enkelt individuelt. Metoden - som i øjeblikket testes af LIGO-samfundet - "betyder, at vi muligvis kan se mere end 8 milliarder lysår længere, end vi i øjeblikket observerer, " sagde Dr. Smith.

"Dette vil give os et øjebliksbillede af, hvordan det tidlige univers så ud, samtidig med at det giver indsigt i universets udvikling."

Papiret, for nylig offentliggjort i Royal Astronomical Society tidsskrift, detaljer, hvordan forskere vil måle egenskaberne af en baggrund af gravitationsbølger fra millioner af uløste sorte hul-fusioner.

Binære sorte hul-fusioner frigiver enorme mængder energi i form af gravitationsbølger og bliver nu rutinemæssigt detekteret af det avancerede LIGO-Virgo-detektornetværk. Ifølge medforfatter, Eric Thrane fra OzGrav-Monash, disse gravitationsbølger genereret af individuelle binære fusioner "bærer information om rumtid og nukleart stof i de mest ekstreme miljøer i universet. Individuelle observationer af gravitationsbølger sporer stjernernes udvikling, stjernehobe, og galakser, " han sagde.

"Ved at samle oplysninger fra mange fusionsbegivenheder, vi kan begynde at forstå de miljøer, hvori stjerner lever og udvikler sig, og hvad der forårsager deres endelige skæbne som sorte huller. Jo længere væk vi ser gravitationsbølgerne fra disse fusioner, jo yngre universet var, da de blev dannet. Vi kan spore udviklingen af ​​stjerner og galakser gennem kosmisk tid, tilbage til dengang universet var en brøkdel af dets nuværende alder."

Forskerne måler populationsegenskaber ved binære sorte hul-fusioner, såsom fordelingen af ​​sorte huls masser. Langt de fleste kompakte binære fusioner producerer gravitationsbølger, der er for svage til at give utvetydige detektioner - så store mængder information savnes i øjeblikket af vores observatorier.

"I øvrigt, slutninger lavet om sorte hul-populationen kan være modtagelige for en "selektionsbias" på grund af det faktum, at vi kun ser en håndfuld af de højest, de fleste nærliggende systemer. Udvælgelsesbias betyder, at vi måske kun får et øjebliksbillede af sorte huller, snarere end det fulde billede, " advarede Dr. Smith.

Analysen udviklet af Smith og Thrane testes ved hjælp af observationer fra den virkelige verden fra LIGO-VIRGO detektorerne, og programmet forventes at være fuldt operationelt inden for få år, ifølge Dr. Smith.