ב- 11 בפברואר, 2016, הודיעו מדענים במצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר בלייזר (LIGO) על איתורם הראשון של גלי הכבידה. התפתחות זו, אשר אישרה תחזית שנעשתה על ידי תורת היחסות הכללית של איינשטיין לפני מאה שנה, פתחה דרכי מחקר חדשות עבור קוסמולוגים ואסטרופיסיקאים. מאז אותה תקופה בוצעו איתורים נוספים שכולם אמרו כתוצאה של חורים שחורים המתמזגים.
עם זאת, על פי צוות אסטרונומים מגלזגו ואריזונה, אסטרונומים אינם צריכים להגביל את עצמם לגילוי גלים הנגרמים כתוצאה ממיזוגים כבידתיים מאסיביים. על פי מחקר שהפיקו לאחרונה, רשת הגלאים Advanced LIGO, GEO 600 ורשת הכבידות בתולה יכלה גם לזהות את גלי הכבידה שיצרה סופרנובה. בכך, אסטרונומים יוכלו לראות לראשונה את ליבם של כוכבים קורסים.
המחקר, שכותרתו "להסיק את מנגנון הפיצוץ של Supernova Core-Collapse עם הדמיות תלת מימדיות של גל הכבידה", הופיע לאחרונה ברשת. בראשותו של ג'ייד פאוול, שסיים לאחרונה את לימודי הדוקטורט שלה במכון לחקר הכבידה באוניברסיטת גלזגו, טוענים הצוותים כי ניסויי גל כבידה נוכחיים צריכים להיות מסוגלים לזהות את הגלים שנוצרו על ידי Core Collapse Supernovae (CSNe).
ידוע אחרת בשם סופרנובות מסוג II, CCSNe הם מה שקורה כאשר כוכב מסיבי מגיע לסוף תוחלת החיים שלו וחווה קריסה מהירה. זה מעורר פיצוץ אדיר שמנפח את השכבות החיצוניות של הכוכב, ומשאיר אחריו כוכב נויטרונים שנשאר אשר עשוי בסופו של דבר להפוך לחור שחור. בכדי שכוכב יעבור קריסה כזו, עליו להיות לפחות 8 פעמים (אך לא יותר מ- 40 עד 50 פעמים) מסת השמש.
כאשר סוגים אלה של סופרנובות מתרחשים, מאמינים כי נייטרינים המיוצרים בליבה מעבירים אנרגיה כבידתית המשתחררת על ידי התמוטטות ליבה לאזורים החיצוניים הקרירים יותר של הכוכב. ד"ר פאוול וחבריה מאמינים כי ניתן לאתר אנרגיה כבידה זו באמצעות מכשירים עכשוויים ועתידית. כפי שהם מסבירים במחקרם:
"אף כי כרגע לא אותרו CCSNe על ידי גלאי גל כבידה, מחקרים קודמים מצביעים על כך שרשת גלאים מתקדמת עשויה להיות רגישה למקורות אלה אל הענן הגדול Magellanic (LMC). CCSN יהיה מקור אידיאלי רב למסרים עבור aLIGO ו- AdV, כפי שצפויים מקבילים נייטרינו ואלקטרומגנטי לאות. גלי הכבידה נפלטים עמוק בתוך ליבה של CCSNe, אשר עשויים לאפשר למדוד פרמטרים אסטרופיזיים, כמו משוואת המדינה (EOS) משחזור האות של גל הכבידה. "
ד"ר פאוול והיא מתארים גם נוהל במחקר שלהם שניתן ליישם באמצעות מודל Supernova Evidence Extractor (SMEE). לאחר מכן הצוות ערך הדמיות באמצעות המודלים התלת מימדיים האחרונים של סופרנובות התמוטטות גל-כבידה בכדי לקבוע אם ניתן לבטל רעשי רקע ולבצע איתור נכון של אותות CCSNe.
כפי שהסביר ד"ר פאוול למגזין החלל באמצעות הדוא"ל:
"Extractor Evidence Extractor (SMEE) הוא אלגוריתם שאנו משתמשים בו כדי לקבוע כיצד סופרנובות משיגות את כמות האנרגיה העצומה שהן צריכות להתפוצץ. היא משתמשת בסטטיסטיקה בייסית כדי להבדיל בין דגמי פיצוץ אפשריים שונים. המודל הראשון שאנו בוחנים בעיתון הוא שאנרגיית הפיצוץ נובעת מהנייטרינים שפולט הכוכב. במודל השני אנרגיית הפיצוץ מגיעה מסיבוב מהיר ושדות מגנטיים חזקים במיוחד. "
מכאן הגיע הצוות למסקנה כי ברשת של שלושה גלאים החוקרים יכלו לקבוע נכונה את מכניקת הפיצוץ של סופרנובות המסתובבות במהירות, תלוי במרחק. במרחק של 10 קילו-פארסק"ק (32,615 שנות אור) הם היו מסוגלים לאתר אותות של CCSNe ברמת דיוק של 100%, ולאותות ב -2 קילו-פארק"ס (6,523 שנות אור) ברמת דיוק של 95%.
במילים אחרות, אם וכאשר תתרחש סופרנובה בגלקסיה המקומית, לרשת הגלובלית שנוצרה על ידי גלאי הגל הכבידה Advanced LIGO, Virgo ו- GEO 600 יהיה סיכוי מצוין להרים אותה. איתור האותות הללו יאפשר גם מדע פורץ דרך, ומאפשר למדענים "לראות" בפנים כוכבים מתפוצצים לראשונה. כפי שהסביר ד"ר פאוול:
"גלי הכבידה נפלטים עמוק בתוך ליבת הכוכב, שם שום קרינה אלקטרומגנטית לא יכולה לברוח. זה מאפשר לגילוי גל כבידה לספר לנו מידע על מנגנון הפיצוץ שלא ניתן לקבוע בשיטות אחרות. יתכן שנוכל לקבוע גם פרמטרים אחרים כמו כמה מהר הכוכב מסתובב. "
ד"ר פאוול, לאחר שסיימה לאחרונה את עבודת הדוקטורט שלה, תיכנס לתפקיד פוסט-דוק עם מרכז המצוינות לגילוי גל הכבידה (OzGrav), תוכנית הגל הכבידה בהנחיית אוניברסיטת סווינבורן באוסטרליה. בינתיים, היא ועמיתיה יערכו חיפושים ממוקדים אחר סופרנובות שהתרחשו במהלך הגלאי הראשון והשניות המתבונן בריצות.
אף על פי שאין ערבויות בנקודה זו כי הם ימצאו את האותות המבוקשים שידגימו כי סופרנובות ניתנות לגילוי, לצוות יש תקוות גדולות. ובהינתן האפשרויות שמחקר זה טומן בחובו לאסטרופיזיקה ואסטרונומיה, הן כמעט אינן לבד!
