בפברואר 2016, מדענים העובדים במצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר לייזר (LIGO) ביצעו את הגילוי הראשון אי פעם של גלי הכבידה. מאז אותה תקופה התרחשו איתורים מרובים, בעיקר בזכות שיפורים במכשירים ורמות שיתוף פעולה גבוהות יותר בין מצפים. במבט קדימה, יתכן שמשימות שלא תוכננו למטרה זו עשויות גם "לאור ירח" כגלאי גלי כבידה.
לדוגמה, חללית גאיה - שעסוקה ביצירת המפה התלת-ממדית המפורטת ביותר של שביל החלב - עשויה גם היא להיות אינסטרומנטאלית בכל הקשור למחקר גלי כבידה. זה מה שטען לאחרונה צוות אסטרונומים מאוניברסיטת קיימברידג '. על פי המחקר שלהם, ללוויין גאיה יש את הרגישות הנחוצה ללימוד גלי כבידה בתדר נמוך במיוחד המיוצרים על ידי מיזוגים של חור שחור אדיר.
המחקר, שכותרתו "שיטת חיפוש אסטרומטרית למקורות גל כבידה נפרדים נפרדים עם גאיה", הופיע לאחרונה ב מכתבי ביקורת גופנית. בראשותו של כריסטופר ג'יי מור, פיזיקאי תיאורטי מהמרכז למדעים מתמטיים באוניברסיטת קיימברידג ', כלל הצוות חברים מהמכון לאסטרונומיה של קיימברידג', מעבדת Cavendish ומכון קוולי לקוסמולוגיה.
לסיכום, גלי הכבידה הם גלים בזמן-חלל הנוצרים על ידי אירועים אלימים, כמו מיזוגים של חור שחור, התנגשויות בין כוכבי נויטרונים ואפילו המפץ הגדול. תחזית היחסות הכללית של איינשטיין, שנבאה במקור על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין, מצפים כמו LIGO ומזל בתולה מתקדמת מזהים גלים אלה על ידי מדידת האופן בו מתגבר וסוחט בחלל-זמן בתגובה לג'וקים העוברים בכדור הארץ.
עם זאת, עוברי GW עוברים גם את כדור הארץ לתנוד במיקומו ביחס לכוכבים. כתוצאה מכך, טלסקופ חלל המקיף (כמו גאיה) יוכל להצביע על כך על ידי ציין שינוי זמני בעמדת הכוכבים הרחוקים. מצפה הכוכבים גאיה, שהושק בשנת 2013, בילה בשנים האחרונות תצפיות דיוק גבוהות על עמדות הכוכבים בגלקסיה שלנו (המכונה אסטרומטריה).
מהבחינה הזו גאיה הייתה מחפשת עקירות קטנות בשדה הכוכבים המסיבי שהוא עוקב כדי לקבוע אם גלי הכבידה עברו בשכונת כדור הארץ. כדי לבדוק האם גאיה עמדה במשימה או לא, מור ועמיתיו ביצעו חישובים כדי לקבוע אם לטלסקופ החלל גאיה יש את הרגישות הנדרשת לגילוי GWs בתדר נמוך במיוחד.
לשם כך, מור וחבריו הדמו גלי כבידה שנוצרו על ידי חור שחור סופר-מסיבי בינארי - כלומר שני SMBHs המקיפים זה את זה. מה שהם מצאו הוא שעל ידי דחיסת מערכי הנתונים בגודל של יותר מעשרה6 (מדידת 100,000 כוכבים במקום מיליארד בכל פעם), ניתן היה לשחזר גיסט"מים מנתוני גאיה עם אובדן רגישות של 1% בלבד.
שיטה זו תהיה דומה לזו הנהוגה במערכי תזמון של פולסאר, שם נבדקת קבוצת פולסרים של אלפיות השנייה כדי לקבוע אם גלי הכבידה משנים את תדירות הפולסים שלהם. עם זאת, במקרה זה, מעקב אחר כוכבים כדי לראות אם הם מתנדנדים עם דפוס אופייני, ולא פועם. על ידי התבוננות בשדה של 100,000 כוכבים בכל פעם, החוקרים יוכלו לאתר תנועות לכאורה המושרות (ראה איור למעלה).
בגלל זה, שחרורם המלא של נתוני גאיה (המתוכנן לתחילת שנות ה -20 של המאה העשרים) עשוי להיות הזדמנות משמעותית עבור אלה שצדים אחר אותות GW. כפי שהסביר מור בסעיף א APS פיזיקה ידיעה לתקשורת:
גאיה תגרום למדידה של השפעה זו להיות פוטנציאל ריאלי בפעם הראשונה. גורמים רבים תורמים לכדאיות הגישה, כולל הדיוק והמשך הארוך של המדידות האסטרומטריות. גאיה תצפה בכמיליארד כוכבים במשך 5-10 שנים, ותאתר כל אחד מהם לפחות 80 פעמים באותה תקופה. התבוננות בכוכבים רבים כל כך היא התקדמות המשמעותית שמספקת גאיה. "
מעניין לציין כי הפוטנציאל לגילוי GW היה משהו שהחוקרים זיהו כאשר עדיין תוכנן גאיה. אדם אחד כזה היה סרגיי א 'קליונר, חוקר מצפה הכוכבים לורמן ומנהיג קבוצת גאיה ב- TU דרזדן. כפי שציין במחקרו משנת 2017, "אסטרומטריה דמויית גאיה וגלי כבידה", גאיה יכלה לאתר GWs שנגרמו על ידי מיזוג SMBHs שנים לאחר האירוע:
"ברור שהמקורות המבטיחים ביותר של גלי הכבידה לגילוי אסטרומטרי הם חורים שחורים בינאריים סופר-מסיביים במרכז הגלקסיות ... ההערכה היא כי חורים שחורים סופר-מסיביים בינאריים הם תוצר נפוץ יחסית של אינטראקציה ומיזוג גלקסיות במהלך הטיפוס האופייני של ההתפתחות שלהם. עצמים מסוג זה יכולים להעניק גלי כבידה עם תדרים וגם משרעת כאפשר בהישג ידם של אסטרומטריה בחלל. יתר על כן, גלי הכבידה מאותם עצמים יכולים לעתים קרובות להיחשב כבעל תדר ומשרעת קבועים כמעט בכל תקופת התצפיות של מספר שנים.
אך כמובן, אין שום התחייבות לכך שהניפוי בנתוני גאיה יחשוף אותות GW נוספים. ראשית, מור וחבריו מכירים בכך שגלים בתדרים הנמוכים במיוחד יכולים להיות חלשים מכדי שאפילו גאיה תגלה. בנוסף, החוקרים יצטרכו להבחין בין גלים עוצמתיים לסימנים מנוגדים הנובעים משינויים בכיוון החללית - וזה לא אתגר קל!
ובכל זאת, יש תקווה שמשימות כמו גאיה יוכלו לחשוף ג’וי שואלים שלא נראים בקלות לגלאים אינטרפרומטריים מבוססי קרקע כמו LIGO ו- Virgo Advanced. גלאים כאלה נתונים להשפעות אטמוספריות (כמו שבירה) המונעות מהם לראות גלים בתדרים נמוכים במיוחד - למשל, הגלים הקדמוניים שהופקו בתקופה האינפלציונית של המפץ הגדול.
במובן זה, מחקר גלי הכבידה אינו דומה למחקר על אקס-פלנט וסניפים רבים אחרים של אסטרונומיה. על מנת למצוא את אבני החן הנסתרות, יתכן כי מצפה הכוכבים יצטרך לפנות לחלל כדי לחסל את ההפרעה האטמוספרית ולהגביר את הרגישות שלהם. יתכן שאחר כך טלסקופי חלל אחרים יוחלפו מחדש למחקר GW, וכי גלאי GW מהדור הבא יותקנו על גבי חללית.
בשנים האחרונות מדענים עברו מהגילוי הראשון של גלי הכבידה לפיתוח דרכים חדשות וטובות יותר לאיתורם. בקצב זה לא עבר זמן רב ואסטרונומים וקוסמולוגים יוכלו לכלול גלי כבידה במודלים הקוסמולוגיים שלנו. במילים אחרות, הם יוכלו להראות איזו השפעה גלים אלה שיחקו בתולדות היקום והתפתחותו.
