Bumperafgrøde af sorte huller i nyt gravitationsbølgepapir

For kun få år siden, videnskabsmænd verden over fejrede, da de første gravitationsbølger nogensinde blev opdaget - hvilket bekræfter en langvarig videnskabelig teori og åbner et helt nyt forskningsfelt.

Nu, det internationale forskerhold, der er ansvarligt for at detektere gravitationsbølger, har annonceret yderligere 39 gravitationsbølgebegivenheder, bringer det samlede antal bekræftede påvisninger til 50.

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) og Jomfruen Collaborations, som omfatter forskere fra University of Portsmouth, har i dag offentliggjort en række artikler, der registrerer begivenheder, herunder fusioner af binære sorte huller, binære neutronstjerner og, eventuelt, neutronstjerne-sorte huller.

Disse hændelser blev registreret i løbet af de første seks måneder af LIGO- og Jomfru-detektorernes tredje observationsløb.

Dr. Andrew Williamson, fra University of Portsmouth's Institute of Cosmology and Gravitation, sagde:"Dette nye katalog over opdagelser inkluderer 39 nye gravitationsbølgehændelser observeret mellem 1. april og 1. oktober 2019. Det er mere end én opdagelse om ugen.

"De fleste af disse blev produceret ved at fusionere par af sorte huller, men det inkluderer også den anden opdagelse nogensinde af et kolliderende par neutronstjerner, og muligvis den første opdagelse af et sort hul og neutronstjernepar, der smelter sammen. Neutronstjerner er de ekstremt tætte rester af døde stjerner, vejer mere end vores sol, men knust til noget på størrelse med en by, mindre end 15 miles på tværs.

"Kombineret med 11 opdagelser gjort før 2019, vi har nu opdaget 50 gravitationsbølgebegivenheder, med mange flere på vej. Vi har nu nok begivenheder til, at vi virkelig kan begynde at besvare spørgsmål som:'hvor almindelige er det at fusionere par af sorte huller?' og 'hvordan ser befolkningen af ​​sorte huller ud?'"

Britiske forskere har designet og bygget instrumentering til LIGO-detektorerne, som er baseret i USA, og har bidraget til analysen og fortolkningen af ​​de indsamlede data gennem de tre observationskørsler. Storbritanniens bidrag til samarbejderne er finansieret af Science and Technology Facilities Council.

Med denne nye, udvidet katalog over detektioner, videnskabsmænd er forsynet med et væld af sorte hul-data for nøje at teste Einsteins generelle relativitetsteori og give ny indsigt i, hvordan sorte huller og neutronstjerner bliver til.

Forskere ved Portsmouth havde en førende rolle i planlægningen, opbygning og drift af en af ​​de vigtigste analyser, der detekterede gravitationsbølgerne inkluderet i dette katalog og Ph.D. studerende, Simone Mozzon, brugte tre måneder på at arbejde på en af ​​LIGO-detektorerne i Louisiana i løbet af disse observationer.

Simone sagde:"Jeg var så heldig at arbejde hos LIGO i Livingston i slutningen af ​​2019, hvor min rolle var at reducere påvirkningen af ​​eksterne støjkilder til gravitationsbølgedataene. LIGO-detektorer er ekstremt komplekse og følsomme, og hver komponent skal isoleres fra eksterne støjforstyrrelser som jordbevægelser på grund af jordskælv, havets bølger og endda folk, der går og taler."

De nye observationer inkluderer binære sorte huller, der spænder fra cirka fem gange Solens masse i den ene ende af skalaen, helt op til 85 gange Solens masse. I toppen af ​​denne skala, de største sorte huller er meget mere massive end tidligere antaget at eksistere. I en anden observation, et sort hul sås at smelte sammen med et objekt 2,6 gange Solens masse. Hvis det objekt var et sort hul, det ville have været lettere end antaget muligt. Alternativt det kan have været den største neutronstjerne, der nogensinde er observeret. Nu, astrofysikere vil se for at finde ud af, hvordan og hvor i universet systemerne fundet af LIGO og Jomfruen blev dannet.

Dr. Williamson sagde:"Disse opdagelser udfordrer virkelig, hvad vi troede, vi vidste om, hvordan disse par af sorte huller dannes. I de kommende år forventer vi at detektere gravitationsbølger fra det dybe rum stadig oftere, giver os mulighed for at opklare disse mysterier. Og der kan sagtens være flere overraskelser i vente.«