Konsorcja Virgo Collaboration i LIGO Scientific Collaboration, w których działają astronomowie z UW, ogłaszają pierwszą wspólną detekcję fal grawitacyjnych. Jest to już czwarta obserwacja fal grawitacyjnych wytworzonych podczas zlewania się dwóch czarnych dziur. Detekcja ta ma ważne astrofizyczne konsekwencje, ale oprócz tego posiada jeszcze dodatkowy atut: jest to pierwszy statystycznie istotny sygnał fali grawitacyjnej zarejestrowany przez detektor Advanced Virgo.
Odkrycie to ujawnia naukowy potencjał sieci złożonej z trzech, a nie dwóch jak do tej pory, detektorów fal grawitacyjnych, wyrażony przez lepszą lokalizację źródła fal grawitacyjnych na niebie i możliwość badania polaryzacji tych fal. W przedsięwzięciu brali udział astronomowie z UW: prof. Tomasz Bulik, dr Izabela Kowalska-Leszczyńska, dr Bartosz Idźkowski.
Trzy detektory dokonały obserwacji 14 sierpnia o godz. 10:30:43 czasu UTC. Dwa amerykańskie detektory należące do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO, Laserowe Interferometryczne Obserwatorium Fal Grawitacyjnych), położone w Livingston w stanie Louisiana i w Hanford w stanie Washington, oraz detektor Advanced Virgo zlokalizowany w Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym (EGO) w Cascinie w pobliżu Pizy we Włoszech, zarejestrowały fale grawitacyjne wytworzone w procesie zlewania się dwóch czarnych dziur o masach gwiazdowych. Odkrycie to opisano w artykule w czasopiśmie „Physical Review Letters” (https://dcc.ligo.org, http://www.virgo-gw.eu).
– Pierwszy sygnał fali grawitacyjnej w zmodernizowanym detektorze Advanced Virgo naukowcy zaobserwowali zaledwie dwa tygodnie od momentu, gdy detektor zaczął oficjalnie zbierać dane – mówi Jo van den Brand z Nikhef i VU University Amsterdam, rzecznik konsorcjum Virgo Collaboration.
Zarejestrowane fale grawitacyjne – zmarszczki w przestrzeni i czasie – zostały wyemitowane w czasie ostatnich chwil przed połączeniem się dwóch czarnych dziur o masach około 31 i 25 mas Słońca i położonych w odległości ok. 1,8 mld lat świetlnych od nas. Nowo powstała rotująca czarna dziura ma masę około 53 mas Słońca, co oznacza, że w czasie zlewania się czarnych dziur około 3 masy Słońca zostały zamienione w energię wyemitowanych fal grawitacyjnych.
– To dopiero początek obserwacji wykonywanych przez sieć pracujących wspólnie detektorów Virgo i LIGO – mówi David Shoemaker z MIT, rzecznik konsorcjum LIGO Scientific Collaboration. – W kolejnej kampanii obserwacyjnej planowanej na jesień 2018 spodziewamy się jednej lub więcej takich detekcji tygodniowo.
Położenie detektora Advanced Virgo na Ziemi, odmienne od detektorów LIGO, pozwala testować inne przewidywania ogólnej teorii względności niż do tej pory, np. umożliwia badanie polaryzacji fal grawitacyjnych. Polaryzacja opisuje, jak czasoprzestrzeń jest deformowana przez falę grawitacyjną w każdym z trzech wzajemnie prostopadłych kierunków. Wstępna analiza sygnału GW170814 pozwala przetestować dwa skrajne przypadki: z jednej strony hipotezę, że fala posiada jedynie polaryzację dopuszczoną przez ogólną teorię względności; z drugiej zaś strony przypuszczenie, że polaryzacja fali jest całkowicie niezgodna z tą teorią. Analiza danych pokazała, że przewidywania teorii względności Einsteina są zgodne z obserwacjami.
Polska grupa POLGRAW jest częścią konsorcjum Virgo Collaboration. W jej skład wchodzą naukowcy z Instytutu Matematycznego PAN, Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN, Narodowego Centrum Badań Jądrowych, Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie, a także Uniwersytetów: w Białymstoku, Jagiellońskiego w Krakowie, Mikołaja Kopernika w Toruniu, Warszawskiego, Wrocławskiego i Zielonogórskiego.
