Kekayaan penemuan data gelombang gravitasi mengarah pada “potret keluarga” lubang hitam yang paling detail

Ilustrasi yang dihasilkan oleh model komputer ini menunjukkan beberapa lubang hitam yang ditemukan di jantung gugus bintang bola padat. Kredit: Aaron M. Geller, Universitas Northwestern / CIERA

Analisis baru data gelombang gravitasi mengarah pada sejumlah besar penemuan.

Kolaborasi internasional dalam penelitian yang meliputi Universitas Northwestern Sejauh ini para astronom telah membuat potret keluarga lubang hitam yang paling detail, menawarkan petunjuk baru tentang bagaimana lubang hitam terbentuk. Analisis intens dari data gelombang gravitasi terbaru yang tersedia mengarah pada potret kaya, serta banyak bukti teori relativitas umum Einstein. (Teori lulus setiap ujian.)

Tim ilmuwan yang membentuk LIGO Kolaborasi ilmiah (LSC) dan kolaborasi Virgo sekarang membagikan semua detail penemuan mereka. Ini termasuk kandidat baru untuk pendeteksian gelombang gravitasi yang tahan terhadap pengawasan (total kekalahan 39, mewakili berbagai lubang hitam dan bintang neutron) dan penemuan baru sebagai hasil dari penggabungan semua pengamatan. Ke-39 kejadian tersebut rata-rata lebih dari satu pengamatan per minggu.

Pengamatan bisa menjadi bagian kunci dalam memecahkan banyak misteri tentang bagaimana tepatnya bintang biner berinteraksi. Pemahaman yang lebih baik tentang bagaimana bintang biner berevolusi memiliki konsekuensi di seluruh astronomi, dari exoplanet hingga pembentukan galaksi.

Detailnya dilaporkan dalam tiga karya terkait yang diterbitkan dalam format prepress pada 28 Oktober di arxiv.org. Studi juga dikirim ke jurnal peer-review.

Fusi lubang hitam Gelombang Gravitasi

Ilustrasi ini menunjukkan perpaduan dua lubang hitam dan gelombang gravitasi yang tenggelam ke luar saat lubang hitam menghembuskan napas satu sama lain. Kredit: LIGO / T. Pyle

Sinyal gelombang gravitasi yang menjadi dasar studi terdeteksi selama paruh pertama dari tes observasi ketiga, yang disebut O3a, oleh National Science Foundation’s Gravitational Wave Observatory (LIGO), sepasang ‘identik 4 kilometer. interferometer panjang di Amerika Serikat dan Virgo, detektor sepanjang 3 kilometer di Italia. Instrumen dapat mendeteksi sinyal gelombang gravitasi dari berbagai sumber, termasuk lubang hitam yang bertabrakan dan bintang neutron yang bertabrakan.

“Astronomi gelombang gravitasi adalah revolusioner: ia mengungkapkan kepada kita kehidupan tersembunyi dari lubang hitam dan bintang neutron,” kata Christopher Berry, anggota LSC dan penulis artikel tersebut. “Hanya dalam lima tahun kita telah berubah dari tidak mengetahui bahwa lubang hitam biner ada menjadi memiliki katalog lebih dari 40. Tes observasi ketiga telah menghasilkan lebih banyak penemuan daripada sebelumnya. Menggabungkannya dengan penemuan sebelumnya, gambar indah dari keanekaragaman biner yang kaya di alam semesta digambar ”.

Berry adalah profesor penelitian di Dewan Pengunjung CIERA di CIERA Northwestern (Pusat Penelitian dan Penelitian Interdisipliner dalam Astrofisika) dan profesor di Universitas Glasgow. Penulis Northwestern lainnya termasuk anggota CIERA Maya Fishbach dan Chase Kimball. CIERA adalah rumah bagi sekelompok besar peneliti dalam teori, simulasi, dan observasi yang mempelajari lubang hitam, bintang neutron, katai putih, dan banyak lagi.

Massa pemakaman bintang

Kumpulan massa untuk berbagai macam objek kompak. Grafik tersebut menunjukkan lubang hitam (biru), bintang neutron (oranye), dan benda padat yang tidak pasti (abu-abu) yang terdeteksi melalui gelombang gravitasi. Setiap fusi biner kompak sesuai dengan tiga objek kompak: dua objek penggabungan dan sisa fusi terakhir. Penghargaan: Aaron M. Geller, Universitas Northwestern dan Frank Elavsky, LIGO-Virgo

Sebagai anggota kolaborasi, para peneliti dari Northwest menganalisis data dari detektor gelombang gravitasi untuk menyimpulkan sifat-sifat yang terdeteksi. lubang hitam saya bintang neutron biner dan memberikan interpretasi astrofisika dari temuan ini.

Karya tersebut dirangkum sebagai berikut:

  • “Kertas katalog” merinci pendeteksian lubang hitam dan bintang neutron di paruh pertama O3a, dan jumlah total calon pendeteksi selama periode ini adalah 39. Jumlah ini jauh melebihi pendeteksian dua yang pertama. tes observasi. (Tes pertama memiliki tiga deteksi gelombang gravitasi dan yang kedua membuat delapan.) Deteksi O3a yang diumumkan sebelumnya termasuk objek misterius di celah massa (GW190814) dan lubang hitam massa menengah pertama (GW190521). .
  • Dalam “makalah populasi”, para peneliti merekonstruksi distribusi massa dan putaran populasi lubang hitam dan memperkirakan laju fusi bintang biner neutron. Hasilnya akan membantu para ilmuwan memahami proses astrofisika terperinci yang membentuk bentuk sistem ini. Pemahaman yang lebih baik tentang distribusi massa lubang hitam dan mengetahui bahwa belokan lubang hitam dapat tidak sejajar menunjukkan bahwa berbagai cara pembentukan lubang hitam biner dapat dibentuk.
  • Dengan menggunakan kumpulan deteksi yang dilaporkan dalam dokumen katalog, para peneliti melakukan analisis rinci yang menggabungkan semuanya. Dalam apa yang mereka sebut “makalah uji relativitas umum,” penulis membatasi teori relativitas umum Einstein. Teori tersebut lolos dengan kuat dan mereka memperbarui pengukuran terbaik mereka pada kemungkinan modifikasi.

“Sejauh ini, uji observasi LIGO dan Virgo ketiga telah memberikan banyak kejutan,” kata Fishbach NASA Einstein postdoctoral fellow dan anggota LSC. “Setelah tes observasi kedua, saya pikir kami telah melihat seluruh spektrum lubang hitam biner, tetapi lanskap lubang hitam jauh lebih kaya dan lebih bervariasi dari yang saya bayangkan. Saya senang melihat apa yang akan diajarkan oleh pengamatan masa depan kepada kita. “

Fishbach mengoordinasikan penulisan makalah populasi yang menjelaskan apa yang telah dipelajari oleh kolaborasi tersebut tentang properti keluarga fusi lubang hitam dan bintang neutron.

Berry membantu mengoordinasikan analisis sebagai bagian dari tim global untuk menyimpulkan properti pendeteksian, dan bertugas sebagai peninjau untuk Komite Editorial LSC untuk katalog dan untuk menguji artikel relativitas umum.

Mahasiswa pascasarjana Chase Kimball, anggota LSC, memberikan kalkulasi tarif merger ke dokumen populasi. Kimball mendapat nasihat dari Berry dan Vicky Kalogera, penyelidik utama grup LSC Northwestern, direktur CIERA, dan profesor fisika dan astronomi di Universitas Daniel I. Linzer di Sekolah Tinggi Seni dan Sains Weinberg.

Detektor LIGO dan Virgo menyelesaikan pengamatan terakhir mereka Maret lalu. Data yang dianalisis dalam ketiga studi ini dikumpulkan dari 1 April 2019 hingga 1 Oktober 2019. Para peneliti sedang dalam proses menganalisis data dari tes paruh kedua. observasi, O3b.

Detektor diharapkan terus diamati tahun depan setelah pekerjaan selesai untuk meningkatkan jangkauan deteksi mereka.

“Kombinasi lubang hitam dan bintang neutron adalah laboratorium yang unik,” kata Berry. “Kita dapat menggunakannya untuk mempelajari gravitasi (sejauh ini relativitas umum Einstein telah lulus semua tes) dan astrofisika tentang bagaimana bintang masifnya hidup. LIGO dan Virgo telah mengubah kemampuan kita untuk mengamati biner ini dan, saat detektor kami meningkat, kecepatan penemuan hanya akan dipercepat ”.

Dokumen populasi berjudul “Properti populasi objek kompak dalam katalog LIGO-Virgo Gravitational-Wave Transient kedua”.
arXiv: 2010.14533

Dokumen katalog berjudul “GWTC-2: Gabungan Biner Ringkas yang Diamati oleh LIGO dan Virgo Selama Paruh Pertama Tes Pengamatan Ketiga.”
arXiv: 2010.14527

Dokumen tes relativitas umum berjudul “Tes Relativitas Umum dengan Lubang Hitam Biner LIGO-Virgo Kedua”.
arXiv: 2010.14529

Penelitian ini didanai oleh National Science Foundation Amerika Serikat.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ada lebih banyak genetika daripada DNA

Ahli biologi di Inggris dan Austria telah mengidentifikasi 71 gen baru pada tikus. Ahli biologi di Universitas Bath dan Wina telah menemukan 71 gen baru...

Untuk mencegah kelaparan, adaptasi iklim membutuhkan miliaran investasi tahunan tambahan

Investasi dalam penelitian pertanian, pengelolaan air, infrastruktur dapat mencegah pertumbuhan kelaparan yang disebabkan oleh iklim. Untuk mencegah dampak perubahan iklim pada tahun 2050, yang memaksa...

Teknologi Ultra Tipis Canggih untuk Merevolusi Penglihatan Malam – “Kami Membuat Yang Tak Terlihat Terlihat”

Dr. Rocio Camacho Morales mengatakan para peneliti membuatnya "tidak terlihat, terlihat." Kredit: Jamie Kidston, Universitas Nasional Australia Biar ringan! Film ultra-tipis suatu hari...

Maju dalam dekomposisi CO2 dengan efisiensi tinggi

ARA. 1: Metode sintesis fotokatalis tiga komponen baru. Sebuah nanotube karbon enkapsulasi molekul yodium direndam dalam larutan perak nitrat (AgNO3) berair untuk menghasilkan...

Satelit Terkemuka di Lautan – Copernicus Sentinel-6 – Hidup!

Copernicus Sentinel-6 menggunakan mode inovatif yang diselingi dengan altimeter radar frekuensi ganda Poseidon-4 (C- dan Ku-band), yang telah meningkatkan kinerja dibandingkan dengan desain altimeter...

Newsletter

Subscribe to stay updated.