LIGO og Jomfruen annoncerer 39 nye gravitationsbølgefund i første halvdel af tredje observationsløb

LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration udgav et katalog over resultater fra den første halvdel af dets tredje observationskørsel (O3a), og forskere har opdaget mere end tre gange så mange gravitationsbølger end de første to kørsler tilsammen. Gravitationsbølger blev først opdaget i 2015 og er krusninger i tid og rum produceret af sammensmeltning af sorte huller og/eller neutronstjerner. Adskillige forskere fra Rochester Institute of Technologys Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) var stærkt involveret i at analysere gravitationsbølgerne og forstå deres betydning.

Kataloget beskriver 39 nye gravitationsbølgehændelser opdaget under O3a, bringer det samlede antal op på 50, og flere af de nyligt opdagede binære filer har unikke egenskaber, der udvider vores forståelse af dannelse af binære sorte hul. O3a afslørede de største og mindste binære sorte huller til dato, lige fra 150 gange vores sols størrelse til kun 3 gange større. O3a opdagede også det første binære sorte hul, der var dannet af meget asymmetriske sorte huller såvel som adskillige binære sorte huller med unikke spinegenskaber.

Jacob Lange '18 MS (astrofysiske videnskaber og teknologi), '20 Ph.D. (astrofysiske videnskaber og teknologi) arbejdede på parameterestimeringsdelen af ​​analysen, som identificerer vigtige karakteristika ved hver gravitationsbølgebegivenhed, inklusive masserne af de involverede sorte huller eller neutronstjerner, deres spin, afstand fra Jorden og position på himlen. Mens han var ph.d. studerende på RIT, han hjalp med at udvikle parameterestimeringsalgoritmer, der var hurtigere end konventionelle metoder og brugt til mange af begivenhederne frigivet i kataloget. Lange, som nu er postdoc-forsker ved Brown University's Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics, sagde, at forbedringer af sensorerne og parameterestimeringsteknikker har givet stadig mere unikke resultater, der udfordrer vores forståelse af universet.

"Vi ser meget mere komplekse begivenheder, hvor naturen virkelig viser os sin fascinerende side, " sagde Lange. "Vi vil være i stand til at lære meget mere interessant fysik og astrofysik fra disse påvisninger. Jo mere vi opbygger dette katalog over begivenheder, jo mere kan vi begynde at udtale os om den samlede befolkning."

Daniel Wysocki '18 MS (astrofysiske videnskaber og teknologi), '20 Ph.D. (astrofysiske videnskaber og teknologi) arbejdede med at analysere populationsegenskaberne for sorte huller efter O3a. Wysocki, nu postdoc-forsker ved University of Wisconsin-Milwaukee, sagde, at vi får et klarere billede af, hvordan typiske sorte huller ser ud, hvor mange findes der, hvordan befolkningen af ​​sorte huller har ændret sig i takt med universets udvikling, og andre vigtige egenskaber.

"Dette katalog repræsenterer en betydelig stigning i prøvestørrelsen fra vores tidligere udgivelse, " sagde Wysocki. "Det er ligesom en folketælling, der giver folk data til at se, om deres fysiske modeller stemmer overens med, hvad der sker i universet. Dette har betydning for den generelle relativitetsteori, stjernernes fysik, og stofs adfærd ved energier, der ikke er mulige i et jordbaseret laboratorium. Det kan virkelig hjælpe os med at ændre vores forståelse af tingene på Jorden."

Med trinvise forbedringer, der kommer online i de næste mange år, nye jord- og rumobservatorier i de kommende årtier, og LIGO og Jomfruen forbereder sig til det fjerde observationsløb, fremtiden er lys for gravitationsbølgeastronomi. Lektor Richard O'Shaughnessy, medlem af CCRG og LIGO Scientific Collaboration, sagde, at endnu flere opdagelser er i horisonten.

"Vi har lært mere om, hvad naturen tillader, " sagde O'Shaughnessy. "Vi fandt flere store sorte huller, mindre søskende til den massive begivenhed beskrevet i sommeren, og vi fandt, også, at store sorte huller hurtigt kan snurre. Det bryder nogle teorier om, hvor store sorte huller kunne dannes. Vi ser meget fristende forslag om, at nogle af de sammensmeltende sorte huller kan have spins, der er forkert justeret med kredsløbet."

Spekulerer om betydningen af ​​disse observationer, O'Shaughnessy sagde, "Mange år siden, Jeg viste, at fejljustering tydeligt kunne identificere, hvordan sammensmeltende sorte huller opstod. Vi er et skridt tættere på at finde en rygende pistol."