Im Februar 2016 kündigten Wissenschaftler des Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatoriums (LIGO) die erste Detektion von Gravitationswellen (GWs) an. Seitdem wurden mehrere Ereignisse entdeckt, die Einblick in ein kosmisches Phänomen gewähren, das vor über einem Jahrhundert von Einsteins Theorie der Allgemeinen Relativitätstheorie vorhergesagt wurde.
Vor etwas mehr als einem Jahr wurde LIGO offline geschaltet, damit Upgrades an seinen Instrumenten vorgenommen werden konnten, sodass Erkennungen „wöchentlich oder noch häufiger“ erfolgen konnten. Nach Abschluss der Upgrades am 1. April ging das Observatorium wieder online und führte erwartungsgemäß zwei wahrscheinliche Gravitationswellenereignisse innerhalb von zwei Wochen durch.
LIGO kündigte am 8. April die erste der beiden neuen GW-Veranstaltungen an, gefolgt von einer zweiten Ankündigung am 12. April. Die Signale wurden dank der Zusammenarbeit zwischen LIGO und dem Virgo Observatory in Italien in drei Einrichtungen erkannt, und es wird angenommen, dass beide das Ergebnis einer Verschmelzung von zwei Schwarzen Löchern waren.
Dank der Verbesserungen an LIGO und Virgo konnte durch diese wissenschaftliche Zusammenarbeit die Empfindlichkeit der Instrumente um etwa 40% gesteigert werden. Bei ihrem dritten Beobachtungslauf (O3 genannt) profitierte die astronomische Gemeinschaft auch von einem neuen öffentlichen Warnsystem, bei dem das LIGO-Team Warnungen sendet, sobald Erkennungen vorgenommen werden, damit Observatorien auf der ganzen Welt ihre Teleskope auf die Quelle richten können.
Durch die Beobachtung der Quelle in verschiedenen Wellenlängen (optisch, Röntgen, Ultraviolett, Radio usw.) hoffen die Wissenschaftler, mehr über die Ursachen von GW-Ereignissen und die dahinter stehende Dynamik zu erfahren. Für diese neuesten Entdeckungen spielte ein Team von Wissenschaftlern der Penn State University unter der Leitung von Chad Hanna, einem außerordentlichen Professor für Physik, Astronomie und Astrophysik, eine wichtige Rolle.
Als Cody Messick, ein Doktorand der Physik am Penn State und Mitglied des LIGO-Teams, erklärte:
„Penn State ist Teil eines kleinen Teams von LIGO-Wissenschaftlern, die die Daten nahezu in Echtzeit analysieren. Wir vergleichen die Daten ständig mit Hunderttausenden verschiedener möglicher Gravitationswellen und laden wichtige Kandidaten so schnell wie möglich in eine Datenbank hoch. Obwohl es mehrere verschiedene Teams gibt, die alle ähnliche Analysen durchführen, hat die vom Penn State-Team durchgeführte Analyse die Kandidaten hochgeladen, die für beide Erkennungen veröffentlicht wurden. “
In den letzten neun Monaten war Messick dafür verantwortlich, dass neu hochgeladene GW-Kandidaten Informationen von allen Detektoren enthalten, die zum Zeitpunkt der Erkennung ausgeführt wurden. Dies hilft Astronomen, Signale zu lokalisieren, indem sie den vorhergesagten Bereich des Himmels eingrenzen, von dem das Signal vorhergesagt wird.
Zu den öffentlichen Warnungen von LIGO gehört auch eine Himmelskarte, auf der der mögliche Standort der Quelle am Himmel, der Zeitpunkt des Ereignisses und die Art des Ereignisses angegeben sind. LIGO hat auch gesagt, dass in Zukunft auf Ankündigungen von Kandidatenereignissen detailliertere Informationen folgen werden, sobald sie die Möglichkeit hatten, diese ordnungsgemäß zu überprüfen und zu studieren.
Ryan Magee, Doktorand in Physik am Penn State und Mitglied des LIGO-Teams, sagte:
„Dies sind nahezu Echtzeit-Detektionen von Gravitationswellen, die von zwei wahrscheinlichen Kollisionen von Schwarzen Löchern erzeugt werden. Wir haben das erste Signal innerhalb von etwa 20 Sekunden nach seiner Ankunft auf der Erde entdeckt. Wir können automatische Benachrichtigungen einrichten, um Anrufe und SMS zu erhalten, wenn ein wichtiger Kandidat identifiziert wird. Ich dachte, ich würde zuerst einen Spam-Anruf bekommen! “
Bisher haben Astronomen festgestellt, dass GW-Ereignisse das Ergebnis binärer Fusionen von Schwarzen Löchern, einer Fusion zwischen einem Schwarzen Loch und einem Neutronenstern oder einer Fusion von binären Neutronensternen sein können. Jedes dieser Ereignisse erzeugt Gravitationswellen mit sehr unterschiedlichen Signalen, wodurch Astronomen die Ursache bestimmen können.
In diesem Fall wird angenommen, dass die Ereignisse das Ergebnis binärer Fusionen von Schwarzen Löchern sind, die in den kommenden Wochen und Monaten mit Follow-up-Beobachtungen getestet werden. Surabhi Sachdev, ein Eberly Postdoctoral Research Fellow für Physik am Penn State und Mitglied des LIGO-Teams, erklärte die Bedeutung dieser jüngsten Ereignisse:
„Dies ist die erste LIGO-Beobachtung, die sofort automatisiert veröffentlicht wurde. Dies ist die neue LIGO-Richtlinie, die mit diesem Beobachtungslauf beginnt. Ereignisse werden sofort automatisch veröffentlicht. Nach der Überprüfung durch den Menschen wird innerhalb weniger Stunden eine Bestätigung oder ein Widerruf ausgestellt. “
Mit der erhöhten Empfindlichkeit ihrer Detektoren hofft das LIGO-Team, nicht nur mehr Erkennungen vorzunehmen, sondern auch eine größere Vielfalt von Signalen zu erkennen. Bisher wurden Ereignisse festgestellt, die auf Fusionen zwischen zwei Schwarzen Löchern oder Neutronensternen zurückzuführen sind. Es ist zu hoffen, dass das Team in naher Zukunft ein Signal erkennen wird, das durch die Fusion eines Schwarzen Lochs und eines Neutronensterns erzeugt wird.
Unabhängig von der Form der nächsten Veranstaltungen können Sie davon ausgehen, dass wir davon hören werden! Die Öffentlichkeit kann öffentliche Benachrichtigungen unter https://gracedb.ligo.org/latest/ verfolgen oder die Benachrichtigungs-App unter Gravitational Wave Events iPhone App herunterladen.
