في 11 فبراير 2016 ، صنع العلماء في مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) التاريخ عندما أعلنوا عن أول اكتشاف على الإطلاق لموجات الجاذبية (GWs). منذ ذلك الوقت ، تم إجراء العديد من عمليات الكشف ، كما أن التعاون العلمي بين المراصد - مثل Advanced LIGO و Advanced Virgo - يسمح بمستويات غير مسبوقة من الحساسية ومشاركة البيانات.
في السابق ، تم تأكيد سبعة أحداث من هذا القبيل ، ستة منها نتجت عن اندماج الثقوب السوداء الثنائية (BBH) وواحدة بسبب اندماج نجم نيوتروني ثنائي. ولكن يوم السبت ، الأول من ديسمبر ، قدم فريق من العلماء في LIGO Scientific Collaboration (LSC) و Virgo Collaboration نتائج جديدة تشير إلى اكتشاف أربعة أحداث موجية جاذبية أخرى. وبذلك يرتفع العدد الإجمالي لأحداث GW المكتشفة في السنوات الثلاث الأخيرة إلى أحد عشر.
تم تقديم العرض الذي يحمل عنوان "خصائص التعدادات الثنائية للثقب الأسود المستنبطة من عمليتي المراقبة الأولى والثانية المتقدمة لـ LIGO و Advanced Virgo" خلال ورشة عمل الموجات الفلكية وعلم الفلك لعام 2018 (GWPAW) - التي جرت في الفترة من 1 ديسمبر إلى ديسمبر الرابع في جامعة ماريلاند.
يجمع هذا الحدث السنوي ، الذي يستضيفه معهد علوم الفضاء المشترك (JSI) ، وهو شراكة بين جامعة ميريلاند ومركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، العلماء والباحثين من جميع أنحاء العالم معًا لمناقشة القضايا الحالية والمستقبلية المتعلقة بالكشف عن دراسة موجات الجاذبية.
في سياق العرض التقديمي ، قدم مايكل بورر - وهو عالم بارز في قسم النسبية الفيزيائية والكونية في AEI بوتسدام - نتائج الكتالوج الأول في GWPAW يوم السبت نيابة عن التعاون العلمي LIGO وتعاون العذراء. وشملت هذه الأحداث السبعة المكتشفة سابقاً والكشفات الأربعة الأخيرة. كما صرح خلال العرض:
"في هذا الكتالوج نقدم تحليلاً شاملاً لجميع اكتشافات موجات الجاذبية الأحد عشر الموجودة في O1 و O2. نحن نعتمد على أحدث طرازات الموجة التثاقلية المنبعثة من هذه الأحداث الكارثية لاستنتاج ثنائيات الثنائيات وتدويرها وتشوهات المد والجزر. أنا فخور جدًا بكوني جزءًا من هذا الجهد المتميز من قبل LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. "
تم تصنيف الأحداث الجديدة ، والتي كانت جميعها نتيجة لعمليات دمج BBH ، GW170729 و GW170809 و GW170818 و GW170823 بناءً على التواريخ التي تم اكتشافها فيها. تم الكشف عن جميع العناصر الأربعة خلال عملية المراقبة الثانية لتعاون LIGO و VIRGO (O2) ، والتي استمرت من 30 نوفمبر 2016 إلى 25 أغسطس 2017.
كانت اليساندرا بونانو ، مديرة قسم النسبية الفيزيائية والكونية في AEI-Potsdam وأستاذ كوليدج بارك في جامعة ماريلاند ، مساهماً رئيسياً في هذه الاكتشافات الأخيرة. كما أشارت في بيان صحفي صدر مؤخرا عن AEI:
"لقد سمحت لنا نماذج أحدث أشكال الموجات ومعالجة البيانات المتقدمة ومعايرة الأدوات بشكل أفضل باستنتاج المعلمات الفيزيائية الفلكية للأحداث التي تم الإعلان عنها سابقًا بشكل أكثر دقة. إنني أتطلع إلى تشغيل المراقبة التالي في ربيع 2019 ، حيث نتوقع اكتشاف أكثر من عمليتي دمج للثقب الأسود شهريًا للبيانات التي تم جمعها! "
وفقًا لنتائج الفريق ، فإن وحدات BBH المرصودة تمتد على نطاق واسع من كتل المكونات ، من 7.6 إلى 50.6 كتل شمسية. ووجد الفريق أيضًا أنه في اثنتين من BBHs (GW151226 و GW170729) ، من المحتمل جدًا أن يدور أحد الثقوب السوداء على الأقل. ولكن الأهم من ذلك كله ، فإن الاكتشافات الجديدة سجلت رقمين جديدين في دراسة GWs.
على سبيل المثال ، يقع الحدث المعروف باسم GW170818 في السماء بدقة بالغة في نصف الكرة السماوية الشمالي من قبل مراصد LIGO و Virgo. في الواقع ، تم تحديده بدقة 39 درجة مربعة (195 ضعف الحجم الظاهري للقمر الكامل) ، مما يجعله أفضل BBH محلي حتى الآن.
بالإضافة إلى ذلك ، كان الحدث المعروف باسم GW170729 أكبر مصدر لموجة الجاذبية الضخمة والبعيدة التي تمت ملاحظتها حتى الآن. بالإضافة إلى تضمين زوج ثقب أسود له كتلة مجمعة أكثر من 50 مرة كتلة الشمس ، حدث الاندماج قبل 5 مليارات سنة وأطلق ما يعادل خمس كتل شمسية تقريبًا في شكل إشعاع جاذبية.
واستشرافا للمستقبل ، يأمل الفريق في تحقيق المزيد من الاكتشافات خلال فترة المراقبة الثالثة (O3) لـ Advanced LIGO و Virgo ، والتي من المقرر أن تبدأ في أوائل عام 2019. وسيستفيد هذا المدى من المزيد من ترقيات الحساسية إلى LIGO و Virgo ، بالإضافة إلى إدراج مرصد Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) في اليابان (ربما في نهاية O3).
كما عبر كارستن دانزمان ، مدير قسم التداخل بالليزر وعلم الفلك الموجي الثقالي في AEI-Hannover:
"أنا سعيد لأن العديد من تقنيات الكاشف المتقدمة التي تم تطويرها في كاشف GEO600 الخاص بنا قد ساعدت في جعل O2 يعمل حساسًا للغاية وأنه في O3 تقنية رائدة أخرى في GEO600 ، ضوء مضغوط ، سيتم استخدامها في LIGO و Virgo."
مع هذه التحسينات وإضافة KAGRA ، من المتوقع في السنوات القادمة العديد من أحداث GW الناتجة عن اندماج الأنظمة الثنائية. كما توفر هذه النتائج الأخيرة مزيدًا من التحقق من أدوات LIGO ومراصد Virgo ، بالإضافة إلى فعالية التعاون الدولي وراءها.
ومع اكتشاف أربعة أحداث GW إضافية ، ازداد عدد دراسات الحالة التي يمكن للعلماء استخلاص رؤى منها بنسبة 50٪ تقريبًا. وبذلك ، سيكون بمقدورهم معرفة المزيد عن سكان الأنظمة الثنائية التي تسبب أحداث GW ، ناهيك عن معدل حدوث هذه الأنواع من عمليات الاندماج.
كما تم عرض نتائج عمليات بحث الفريق في ورقتين ظهرتا مؤخرًا عبر الإنترنت. تقدم الورقة الأولى ، "GWTC-1: كتالوج عابر لموجة الجاذبية للاندماجات الثنائية المدمجة التي تمت ملاحظتها بواسطة LIGO و Virgo خلال أول عمليات المراقبة الأولى ، كتالوجًا مفصلاً لجميع اكتشافات موجات الجاذبية.
تصف الورقة الثانية ، "خصائص تعدادات الثقب الأسود الثنائي المستنبطة من عمليتي المراقبة الأولى والثانية المتقدمة لـ LIGO و Advanced Virgo" ، خصائص دمج الثقب الأسود. يتم تمويل LIGO من قبل مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ويتم تشغيله من قبل Caltech ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT).
