Първото в историята откриване на гравитационни вълни (което се проведе през септември 2015 г.) предизвика революция в астрономията. Това събитие потвърди не само теория, предсказана от Теорията на общата относителност на Айнщайн преди век, но също така въведе нова ера, в която сливанията на далечни черни дупки, свръхнови и неутронни звезди могат да бъдат изследвани чрез изследване на получените вълни.
Освен това учените теоретизират, че сливанията на черни дупки всъщност могат да бъдат много по-често срещани, отколкото се смяташе досега. Според ново проучване, проведено от двойка изследователи от университета Monash, тези сливания се случват веднъж на няколко минути. Слушайки фоновия шум на Вселената, те твърдят, че бихме могли да намерим доказателства за хиляди преди това неоткрити събития.
Проучването им, озаглавено „Оптимално търсене на астрофизичен фон на гравитационната вълна“, наскоро се появи в списанието Физически преглед X, Изследването е проведено съответно от Рори Смит и Ерик Трайн, старши преподавател и научен сътрудник в университета Монаш. И двамата изследователи също са членове на ARC Център за съвършенство за откриване на гравитационни вълни (OzGrav).
Както заявяват в своето проучване, на всеки 2 до 10 минути двойка звездни маси черни дупки се сливат някъде във Вселената. Малка част от тях са достатъчно големи, че полученото гравитационно вълново събитие може да бъде открито с помощта на модерни инструменти като Лазерния интерферометър Гравитационна вълнова обсерватория и обсерватория Дева. Останалите обаче допринасят за един вид стохастичен фонов шум.
Чрез измерване на този шум учените може да могат да изучават много повече по начина на събитията и да научат много повече за гравитационните вълни. Както обясни д-р Трайн в изявление за пресата на университета в Монаш:
„Измерването на гравитационния вълнов фон ще ни позволи да изследваме популациите от черни дупки на огромни разстояния. Някой ден техниката може да ни позволи да видим гравитационни вълни от Големия взрив, скрити зад гравитационни вълни от черни дупки и неутронни звезди. "
Drs Smith и Thrane не са аматьори, когато става дума за изследване на гравитационните вълни. Миналата година двамата бяха замесени в голям пробив, при който изследователи от LIGO Scientific Collaboration (LSC) и Collaboration на Девата измерваха гравитационни вълни от двойка сливащи се неутронни звезди. За първи път се наблюдава сливане на неутронна звезда (известна още като килонова) както при гравитационни вълни, така и при видима светлина.
Двойката също беше част от Advanced LIGO екипа, който направи първото откриване на гравитационните вълни през септември 2015 г. Към днешна дата шест потвърдени гравитационни вълнови събития са потвърдени от LIGO и Dego Collaborations. Но според Drs Thrane и Smith, може да се случат до 100 000 събития всяка година, които тези детектори просто не са подготвени да се справят.
Тези вълни са това, което се обединява, за да създаде гравитационен вълнов фон; и докато отделните събития са твърде фини, за да бъдат открити, изследователите от години се опитват да разработят метод за откриване на общия шум. Разчитайки на комбинация от компютърни симулации на слаби черни дупки и маси от данни от известни събития, доктор. Трайн и Смит твърдят, че са направили точно това.
От това двойката успя да подаде сигнал в рамките на симулираните данни, които според тях са доказателство за слабо сливане на черна дупка. Гледайки напред, Drs Thrane и Smith се надяват да приложат новия си метод върху реални данни и са оптимистични, че той ще даде резултати. Изследователите ще имат достъп и до новия суперкомпютър OzSTAR, който беше инсталиран миналия месец в Техническия университет в Суинбърн, за да помогне на учените да търсят гравитационни вълни в данните на LIGO.
Този компютър е различен от използвания от общността LIGO, която включва суперкомпютрите в CalTech и MIT. Вместо да разчита на по-традиционните централни процесори (CPU), OzGrav използва графични процесорни единици - което може да бъде стотици пъти по-бързо за някои приложения. Според проф. Матю Бейлс, директор на суперкомпютъра OzGRav:
"Той е 125 000 пъти по-мощен от първия суперкомпютър, който изградих в институцията през 1998 г. ... Като използва мощта на графичните процесори, OzStar има потенциал да направи големи открития в астрономията с гравитационна вълна."
Това, което е особено впечатляващо при изучаването на гравитационните вълни, е как тя напредва толкова бързо. От първоначалното откриване през 2015 г. учени от Advanced LIGO и Дева вече потвърдиха шест различни събития и предвиждат откриването на много повече. На всичкото отгоре астрофизиците дори измислят начини да използват гравитационни вълни, за да научат повече за астрономическите явления, които ги причиняват.
Всичко това стана възможно благодарение на подобренията в инструментариума и нарастващото сътрудничество между обсерваториите. И с по-сложни методи, предназначени да пресяват архивни данни за допълнителни сигнали и фонов шум, ние сме готови да научим много повече за тази тайнствена космическа сила.
