На 11 февруари 2016 г. учени от Обсерваторията за гравитационни вълни на лазерния интерферометър (LIGO) обявиха първото откриване на гравитационни вълни. Това развитие, което потвърди предсказанието, направено от Теорията на общата относителност на Айнщайн преди век, отвори нови пътища за изследвания за космолозите и астрофизиците. От това време са направени повече открития, за които всички се казваха, че са резултат от сливане на черни дупки.
Последното откриване се проведе на 14 август 2017 г., когато три обсерватории - Advanced LIGO и детекторите Advanced Virgo - едновременно откриха гравитационните вълни, създадени чрез сливане на черни дупки. Това е първият път, когато гравитационните вълни са открити от три различни съоръжения от цял свят, като по този начин се въвежда нова ера на глобални мрежови изследвания на това космическо явление.
Изследването, което подробно описва тези наблюдения, беше наскоро публикувано онлайн от LIGO Scientific Collaboration и Colgaboration Дева. Озаглавено „GW170814: Наблюдение на три детектора на гравитационните вълни от двойна коалесценция на черна дупка“, това проучване е прието и за публикуване в научното списание Писма за физически преглед.
Събитието, обозначено като GW170814, беше наблюдавано в 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT) на 14 август 2017 г. Събитието беше засечено от двете LIGO на Националната научна фондация детектори (разположени в Ливингстън, Луизиана и Ханфорд, Вашингтон) и детектора Дева, разположен близо до Пиза, Италия - който се поддържа от Националния център за научни изследвания (CNRS) и Националния институт за ядрена физика (INFN).
Въпреки че не е открит първият случай на гравитационни вълни, това е първият път, когато събитие е открито едновременно от три обсерватории. Както Франция Кордова, директор на NSF, заяви в неотдавнашно съобщение за пресата на LIGO:
„Преди малко повече от година и половина NSF обяви, че нейната лазерна интерферометрова гравитационна вълнова обсерватория е направила първото в историята откриване на гравитационни вълни, което е резултат от сблъсъка на две черни дупки в галактика на милиард светлинни години. Днес ние с удоволствие съобщаваме за първото откритие, направено в партньорство между обсерваторията на гравитационните вълни на Девата и научното сътрудничество LIGO, за първи път откриване на гравитационна вълна от тези обсерватории, разположени на хиляди мили един от друг. Това е вълнуващ момент в нарастващите международни научни усилия за разкриване на необикновените мистерии на нашата вселена. "
Въз основа на откритите вълни, LIGO Scientific Collaboration (LSC) и сътрудничеството с Дева успяха да определят типа на събитието, както и масата на участващите обекти. Според проучването им събитието е предизвикано от сливането на две черни дупки - които съответно са били 31 и 25 слънчеви маси. Събитието се състоя на около 1,8 милиарда светлинни години от Земята и доведе до образуването на въртяща се черна дупка с около 53 слънчеви маси.
Това означава, че по време на сливането около три слънчеви маси бяха превърнати в енергия на гравитационната вълна, която след това беше открита от LIGO и Дева. Макар и сам по себе си впечатляващ, това последно откритие е само вкус на онова, което могат да направят гравитационните детектори на вълни като колаборациите LIGO и Дева сега, когато са навлезли в напредналите си етапи, и да си сътрудничат помежду си.
Както Advanced LIGO, така и Advanced Virgo са детектори за гравитационни вълни от второ поколение, които са поели от предишните. Съоръженията LIGO, които са замислени, изградени и се експлоатират от Caltech и MIT, събираха данни неуспешно между 2002 и 2010 г. Въпреки това, от септември 2015 г., Advanced LIGO стартира онлайн и започна да провежда два наблюдателни писта - O1 и O2.
Междувременно оригиналният детектор Дева провежда наблюдения между 2003 и октомври 2011 г., отново без успех. До февруари 2017 г. започва интеграцията на детектора Advanced Virgo и инструментите излизат онлайн до следващия април. През 2007 г. Дева и LIGO също си партнират, за да споделят и анализират данните, записани от съответните им детектори.
През август 2017 г. детекторът Дева се присъедини към старта на O2, а първото едновременно откриване се извърши на 14 август, като данните бяха събрани и от трите инструмента LIGO и Дева. Както говори говорителят на LSC Дейвид Шомикър - изследовател от Масачузетския технологичен институт (MIT), това откриване е само първото от много очаквани събития.
„Това е само началото на наблюденията с мрежата, активирана от Дева и LIGO, които работят заедно“, каза той. „Със следващия период за наблюдение, планиран за есента на 2018 г., можем да очакваме подобни открития седмично или дори по-често.“
Това не само ще означава, че учените имат по-добър опит за откриване на бъдещи събития, но и ще могат да ги определят с много по-голяма точност. Всъщност се очаква преходът от дву- към три-детекторна мрежа да увеличи вероятността да се определи точно източникът на GW170814 от фабрика от 20. Районът на небето за GW170814 е само 60 квадратни градуса - повече от 10 пъти по-малък от само с данни от интерферометрите на LIGO.
В допълнение, точността, с която се измерва разстоянието до източника, също се е възползвала от това партньорство. Както обясни Лаура Кадонати, професор от Georgia Tech и заместник-говорител на LSC:
„Тази повишена прецизност ще позволи на цялата астрофизична общност в крайна сметка да направи още по-вълнуващи открития, включително наблюдения с много съобщения. По-малка площ за търсене позволява последващи наблюдения с телескопи и сателити за космически събития, които произвеждат гравитационни вълни и емисии на светлина, като сблъсък на неутронни звезди. "
В крайна сметка, въвеждането на повече детектори в гравитационната вълнова мрежа също ще позволи по-подробен тест на теорията на Айнщайн за обща относителност. Изпълнителният директор на лабораторията LIGO от Caltech също похвали новото партньорство и това, което ще позволи.
„С това първо съвместно откриване от напредналите детектори LIGO и Дева ние направихме една крачка напред в космоса на гравитационната вълна“, каза той. „Девата носи мощна нова способност за откриване и по-добро разположение на гравитационните вълнови източници, които безспорно ще доведат до вълнуващи и непредвидени резултати в бъдеще.“
Изследването на гравитационните вълни е свидетелство за нарастващата способност на световните научни екипи и науката за интерферометрията. В продължение на десетилетия съществуването на гравитационни вълни беше просто теория; и към края на века всички опити за откриването им не дадоха нищо. Но само през последните осемнадесет месеца бяха направени множество открития и през следващите години се очакват още десетки.
Нещо повече, благодарение на новата глобална мрежа и подобрените инструменти и методи, тези събития със сигурност ни казват много за нашата Вселена и физиката, която я управлява.
