ב- 11 בפברואר, 2016, מדענים במצפה הכוכבים של גל אינטראקטיבי בלייזר (LIGO) עשו היסטוריה כאשר הודיעו על איתורם הראשון של גלי הכבידה (GWs). מאז אותה תקופה התרחשו איתורים מרובים ושיתופי פעולה מדעיים בין מצפה הכוכבים - כמו Advanced LIGO ו- Advanced Virgo - מאפשרים רמות חסרות תקדים של רגישות ושיתוף נתונים.
בעבר אושרו שבעה אירועים כאלה, שישה מהם נגרמו על ידי מיזוג של חורים שחורים בינאריים (BBH) ואחד עקב מיזוג של כוכב נויטרונים בינארי. אולם ביום שבת, ה- 1 בדצמבר, הציגו צוות מדענים LIGO Collaboration Scientific (LSC) ושיתוף פעולה בתולה תוצאות חדשות שהצביעו על גילוי של ארבעה אירועי גלי כבידה נוספים. זה מביא את המספר הכולל של אירועי ה- GW שהתגלו בשלוש השנים האחרונות לאחד עשר.
המצגת, תחת הכותרת "תכונות אוכלוסיית אוכלוסיות בינאריות שחורות מסקנה מהסקר הראשון והשני המתבונן בביצועים של ליגו מתקדמת ובתולה מתקדמת", נערכה במהלך סדנת פיסיקה ואסטרונומיה של גל הכבידה 2018 (GWPAW) - שהתקיימה מה -1 בדצמבר עד דצמבר רביעית באוניברסיטת מרילנד.
אירוח שנמצא במכון הג'וינט למדעי החלל (JSI), שותפות בין אוניברסיטת מרילנד למרכז טיסת החלל "גודארד" של נאס"א, מפגיש בין מדענים וחוקרים מכל רחבי העולם כדי לדון בסוגיות אקטואליות ועתידיות הקשורות לגילוי ו לימוד גלי כבידה.
במהלך המצגת הציג מיכאל פורר - מדען בכיר במחלקת היחסות האסטרופיזית והקוסמולוגית ב- AEI פוטסדאם - את תוצאות הקטלוג הראשון ב- GWPAW ביום שבת מטעם שיתוף הפעולה המדעי LIGO ושיתוף בתולים. אלה כללו את שבעת האירועים שהתגלו בעבר וארבעת הגילויים האחרונים. כפי שאמר במהלך המצגת:
"בקטלוג זה אנו מציגים ניתוח מעמיק של כל 11 הגילויים של גל הכבידה שנמצאו ב- O1 ו- O2. אנו מסתמכים על מודלים חדישים של צורת הגל הכבידה הנפלטת מהאירועים הקטקטיים הללו כדי להסיק את המוני הבינארי, סיבובים ועיוות גאות ושפל. אני מאוד גאה בכך שהייתי חלק מהמאמץ המובהק הזה של שיתוף הפעולה המדעי ושיתוף הבתולים של ליגו. "
האירועים החדשים, שהיו כולם תוצאה של מיזוגים של BBH, נקראים GW170729, GW170809, GW170818 ו- GW170823 על סמך התאריכים שבהם התגלו. כל הארבעה התגלו במהלך פעולת התצפית השנייה של LIGO ו- VIRGO בשיתופי הפעולה השנייה (O2) שנמשכה בין ה- 30 בנובמבר 2016 ועד ה- 25 באוגוסט 2017.
אלסנדרה בואוננו, מנהלת חטיבת היחס האסטרופיזי והקוסמולוגי ב- AEI-Potsdam ופרופסור מכללת פארק באוניברסיטת מרילנד, הייתה תרומה מרכזית לממצאים האחרונים. כפי שהיא ציינה בהודעה לעיתונות האחרונה של AEI:
"דגמי צורות גל עדכניות, עיבוד נתונים מתקדם וכיול טוב יותר של המכשירים, אפשרו לנו להסיק בצורה מדויקת יותר על פרמטרים אסטרופיזיים של אירועים שהוכרזו בעבר. אני מצפה לריצה הצפויה הבאה באביב 2019, בה אנו מצפים לגלות יותר משני מיזוגים של חור שחור בחודש של נתונים שנאספו! "
על פי תוצאות הצוות, BBHs שנצפו משתרע על מגוון רחב של מסות רכיבים, בין 7.6 ל- 50.6 מסות שמש. הם מצאו כי בשניים מה- BBHs (GW151226 ו- GW170729), סביר מאוד להניח שלפחות אחד החורים השחורים מסתובב. אך החשוב מכל, הגילויים החדשים קבעו שני שיאים חדשים במחקר GWs.
למשל, האירוע המכונה GW170818 היה ממוקם בשמיים בדיוק מדויק בחצי הכדור השמי הצפוני על ידי מצפי הכוכבים ליגו ובתולה. למעשה, הוא זוהה ברמת דיוק של 39 מעלות (פי 195 מהגודל הנראה של הירח המלא), מה שהפך אותו ל- BBH המקומי הטוב ביותר עד כה.
בנוסף, האירוע המכונה GW170729 היה המקור המסיבי והמרוחק ביותר של גל הכבידה שנצפה עד כה. בנוסף לשילוב זוג חור שחור שהיה בעל מסה משולבת יותר מפי 50 מזו של השמש, המיזוג התרחש לפני 5 מיליארד שנים ושחרר את המקבילה לכמעט חמש מסות שמש בצורת קרינת כבידה.
במבט קדימה, הצוות מקווה לגלות עוד תגליות במהלך ריצת הצפייה השלישית (O3) של Advanced LIGO ו- Virgo, אשר מתוכנן להתחיל בתחילת 2019. ריצה זו תפיק תועלת משדרוגי רגישות נוספים ל- LIGO ו- Virgo, כמו גם הכללת מצפה גלאי גל הכבידה של קמיוקה (KAGRA) ביפן (יתכן לקראת סוף ה- O3).
כפי שביטאה קרסטן דנצמן, מנהלת מחלקת לייזר אינטרפרומטריה ואסטרונומיה של גל כבד ב- AEI-Hannover:
"אני שמח שרבות מטכנולוגיות הגלאי המתקדמות שפותחו בגלאי GEO600 שלנו סייעו להפוך את O2 לרוץ כל כך רגיש וכי ב- O3 טכנולוגיה אחרת שהייתה חלוצה ב- GEO600, אור סחוט, תועסקה ב- LIGO ובבתולה."
עם שדרוגים אלה ותוספת KAGRA, צפויים בשנים הקרובות עשרות רבות של אירועי GW הנובעים ממיזוג מערכות בינאריות. תוצאות אחרונות אלה מציעות גם אימות נוסף של מכשירי מצפה הכוכבים LIGO, כמו גם את יעילות שיתוף הפעולה הבינלאומי העומד מאחוריהם.
ועם איתור ארבעה אירועי GW נוספים, מספר מקרי המחקר המדענים יכולים להסיק מהם תובנות צמח בכמעט 50%. בכך הם יוכלו ללמוד יותר על אוכלוסיית המערכות הבינאריות הגורמות לאירועי GW, שלא לדבר על הקצב בו מתקיימים מיזוגים מסוג זה.
תוצאות החיפושים של הצוות הוצגו גם בשני מאמרים שהופיעו לאחרונה ברשת. העיתון הראשון, "GWTC-1: קטלוג חולף גל-כבד של מיזוגים בינאריים קומפקטיים שנצפו על ידי LIGO ובתולה במהלך פעולות התצפית הראשונה והשנייה, מציג קטלוג מפורט של כל איתורי הגל הכבידתי.
העיתון השני, "מאפייני אוכלוסיית חור שחור בינארי הוסק מהריבוי הראשון והשני המתבונן בריצות של ליגו מתקדמת ובתולה מתקדמת", מתאר את המאפיינים של אוכלוסיית החור השחור המתמזג. ליגו ממומנת על ידי הקרן הלאומית למדע (NSF) ומופעלת על ידי Caltech והמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT).
