LIGO i Virgo ogłaszają cztery nowe detekcje fal grawitacyjnych

Pierwszy katalog źródeł fal grawitacyjnych

W sobotę naukowcy obecni na roboczej konferencji Gravitational Wave Physics and Astronomy w College Park w Maryland (USA) przedstawili nowe wyniki dotyczące obserwacji fal grawitacyjnych emitowanych przez układy podwójne obiektów zwartych (czarnych dziur i gwiazd neutronowych), uzyskane w pierwszej i drugiej kampanii obserwacyjnej prowadzonej przez sieć zaawansowanych detektorów fal grawitacyjnych: dwa finansowane przez NSF detektory LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) oraz europejski detektor Virgo. Konsorcjum naukowców związanych z LIGO i Virgo wykryło fale grawitacyjne pochodzące z dziesięciu układów podwójnych czarnych dziur i jednego układu podwójnego gwiazd neutronowych. Siedem z tych detekcji było ogłoszonych wcześniej, cztery pozostałe zostały przedstawione po raz pierwszy.

Podczas pierwszej kampanii obserwacyjnej (O1) trwającej od 12 września 2015 roku do 19 stycznia 2016 roku, przeprowadzonej przez wciąż udoskonalane detektory Advanced LIGO, wykryto fale grawitacyjne z trzech zderzeń  czarnych dziur w układach podwójnych. Druga kampania obserwacyjna (O2) trwała od 30 listopada 2016 roku do 25 sierpnia 2017 roku. Na liście wyników obserwacji tej kampanii znajduje się  pierwsza obserwacja zderzenia się dwóch gwiazd neutronowych oraz siedem kolizji czarnych dziur. Obecnie przedstawione zostały cztery nowe detekcje fal grawitacyjnych wykrytych podczas kampanii O2: GW170729, GW170809, GW170818 i GW170823 (oznaczenia pochodzą od daty dokonania detekcji).

Nowy sygnał GW170729, trzecie zdarzenie wykryte w kampanii O2 29 lipca 2017 roku, to najbardziej masywne i odległe źródło fal grawitacyjnych, jakie do tej pory zaobserwowano.  To zderzenie czarnych dziur miało miejsce prawie 9 miliardów lat temu. W postaci fal grawitacyjnych wyemitowana została energia odpowiadająca masie niemal pięciu mas Słońca.

Interferometr Advanced Virgo rozpoczął obserwacje 1 sierpnia 2017 roku. Sieć trzech detektorów LIGO-Virgo działała wspólnie przez jedynie trzy i pół tygodnia, ale w tym okresie zarejestrowano pięć interesujących sygnałów. Dwa sygnały, GW170814 i GW170817, zostały już wcześniej ogłoszone. Sygnał GW170814 był pierwszą zarejestrowaną przez sieć trzech detektorów obserwacją ostatnich chwil układu podwójnego czarnych dziur, co umożliwiło pierwsze testy polaryzacji fal grawitacyjnych (cechy fal analogicznej do polaryzacji światła). Trzy dni później zarejestrowano sygnał GW170817: pierwszy sygnał fal grawitacyjnych pochodzących z układu podwójnego gwiazd neutronowych. Zaobserwowano zarówno fale grawitacyjne jak i fale elektromagnetyczne, co dało początek astronomii wieloaspektowej (ang. multi-messenger astronomy), polegającej na obserwacji obiektów astrofizycznych za pomocą różnego typu promieniowania.

Na liście nowych sygnałów jest też GW170818, będący kolejnym sygnałem wykrytym przez globalną sieć trzech detektorów LIGO-Virgo. Położenie na niebie układu podwójnego będącego źródłem tego sygnału, znajdującego się około 2,5 miliarda lat świetlnych od Ziemi, zostało ustalone z dokładnością 39 stopni kwadratowych. Jest to, po sygnale GW170817, najlepiej do tej pory zlokalizowane źródło fal grawitacyjnych.

Artykuł opisujący nowe odkrycia, opublikowany w repozytorium elektronicznych preprintów arXiv, zawiera szczegółowe informacje w postaci katalogu wszystkich wykrytych fal grawitacyjnych i zdarzeń o mniejszej istotności statystycznej z dotychczasowych kampanii obserwacyjnych. Dzięki bardziej zaawansowanemu przetwarzaniu danych i lepszej kalibracji instrumentów, dokładność oszacowania astrofizycznych parametrów wcześniej ogłoszonych  zdarzeń znacznie wzrosła.

W pracach zespołu LIGO-Virgo biorą udział astronomowie z Obserwatorium Astronomicznego  Uniwersytetu Warszawskiego – prof. dr hab. Tomasz Bulik, dr hab. Dorota Rosińska, dr Maria Tringali, Neha Singh oraz Małgorzata Curyło.