Pada 11 Februari 2016, saintis di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) melakar sejarah ketika mereka mengumumkan pengesanan gelombang graviti (GW) yang pertama. Sejak masa itu, banyak pengesanan telah dilakukan dan kerjasama ilmiah antara pemerhati - seperti Advanced LIGO dan Advanced Virgo - memungkinkan tahap kepekaan dan perkongsian data yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Sebelum ini, tujuh kejadian seperti itu telah disahkan, enam daripadanya disebabkan oleh penggabungan lubang hitam binari (BBH) dan satu lagi oleh penggabungan bintang neutron binari. Tetapi pada hari Sabtu, 1 Disember, satu pasukan saintis LIGO Scientific Collaboration (LSC) dan Virgo Collaboration memberikan hasil baru yang menunjukkan penemuan empat lagi peristiwa gelombang graviti. Ini menjadikan jumlah peristiwa GW yang dikesan dalam tiga tahun terakhir menjadi sebelas.
Persembahan yang bertajuk "Binary Black Hole Population Properties from the First and Second Observing Runs of Advanced LIGO and Advanced Virgo", dibuat semasa Bengkel Fizik dan Astronomi Gelombang Graviti 2018 (GWPAW) - yang berlangsung dari 1 Disember hingga Disember Ke-4 di University of Maryland.
Dihoskan oleh Joint Space-Science Institute (JSI), perkongsian antara University of Maryland dan Pusat Penerbangan Angkasa Goddard NASA, acara tahunan ini membawa para saintis dan penyelidik dari seluruh dunia bersama-sama untuk membincangkan isu-isu semasa dan masa depan yang berkaitan dengan pengesanan dan kajian gelombang graviti.
Dalam pembentangan tersebut, Michael Pürrer - saintis kanan di bahagian Relativiti Astrofizik dan Kosmologi di AEI Potsdam - membentangkan hasil katalog pertama di GWPAW pada hari Sabtu bagi pihak LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. Ini termasuk tujuh kejadian yang dikesan sebelumnya dan empat pengesanan baru-baru ini. Seperti yang dinyatakannya semasa pembentangan:
"Dalam katalog ini kami menyajikan analisis menyeluruh dari semua 11 pengesanan gelombang gravitasi yang terdapat di O1 dan O2. Kami bergantung pada model canggih bentuk gelombang graviti yang dipancarkan dari peristiwa bencana ini untuk membuat kesimpulan mengenai jisim binari, putaran dan ubah bentuk pasang surut. Saya sangat berbangga menjadi sebahagian daripada usaha luar biasa ini oleh LIGO Scientific Collaboration dan Virgo Collaboration. "
Peristiwa baru, yang merupakan hasil penggabungan BBH, ditetapkan sebagai GW170729, GW170809, GW170818 dan GW170823 berdasarkan tarikh ia dikesan. Keempat-empat mereka dikesan semasa kolaborasi pemerhatian kedua LIGO dan VIRGO (O2), yang berlangsung dari 30 November 2016 hingga 25 Ogos 2017.
Alessandra Buonanno, pengarah bahagian Relativiti Astrofizik dan Kosmologi di AEI-Potsdam dan profesor College Park di University of Maryland, adalah penyumbang utama penemuan baru-baru ini. Seperti yang ditunjukkannya dalam siaran akhbar AEI baru-baru ini:
"Model bentuk gelombang canggih, pemprosesan data canggih dan penentukuran instrumen yang lebih baik, memungkinkan kami menyimpulkan parameter astrofizik peristiwa yang diumumkan sebelumnya dengan lebih tepat. Saya menantikan jangkaan pemerhatian seterusnya pada musim bunga 2019, di mana kami menjangka dapat mengesan lebih daripada dua penggabungan lubang hitam setiap bulan data yang dikumpulkan! "
Menurut hasil pasukan, BBH yang diperhatikan merangkumi pelbagai jisim komponen, dari 7.6 hingga 50.6 jisim solar. Mereka berpasukan juga mendapati bahawa dalam dua BBH (GW151226 dan GW170729), kemungkinan sekali salah satu lubang hitam berputar. Tetapi yang paling penting, pengesanan baru menetapkan dua rekod baru dalam kajian GW.
Sebagai contoh, peristiwa yang dikenali sebagai GW170818 terletak di langit dengan ketepatan tepat di hemisfera langit utara oleh LIGO dan pemerhatian Virgo. Sebenarnya, ia dikenal pasti dengan ketepatan 39 darjah persegi (195 kali ukuran bulan purnama), menjadikannya BBH tempatan terbaik setakat ini.
Di samping itu, peristiwa yang dikenali sebagai GW170729 adalah sumber gelombang graviti paling besar dan jauh yang diperhatikan sehingga kini. Selain melibatkan pasangan lubang hitam yang mempunyai jisim gabungan lebih dari 50 kali daripada Matahari, penggabungan itu berlaku 5 bilion tahun yang lalu dan melepaskan setara dengan hampir lima jisim suria dalam bentuk radiasi graviti.
Ke depan, pasukan berharap dapat membuat lebih banyak penemuan semasa larian pemerhatian ketiga (O3) Advanced LIGO dan Virgo, yang dirancang untuk dimulakan pada awal 2019. Larian ini akan mendapat manfaat daripada peningkatan sensitiviti lebih lanjut ke LIGO dan Virgo, serta kemasukan Balai Cerap Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) di Jepun (mungkin menjelang akhir O3).
Seperti yang dinyatakan oleh Karsten Danzmann, pengarah bahagian Laser Interferometry dan Gravitational Wave Astronomy di AEI-Hannover:
"Saya gembira kerana banyak teknologi pengesan canggih yang dikembangkan di pengesan GEO600 kami telah membantu menjadikan O2 berjalan begitu sensitif dan bahawa di O3 teknologi lain yang dipelopori pada GEO600, cahaya yang diperah, akan digunakan di LIGO dan Virgo."
Dengan peningkatan ini dan penambahan KAGRA, puluhan peristiwa GW yang terhasil daripada penggabungan sistem binari dijangka pada tahun-tahun mendatang. Hasil terbaru ini juga menawarkan pengesahan lebih lanjut terhadap instrumen pemerhatian LIGO dan Virgo, serta keberkesanan kerjasama antarabangsa di belakangnya.
Dan dengan pengesanan empat peristiwa GW tambahan, jumlah saintis kajian kes yang dapat memperoleh pandangan telah meningkat hampir 50%. Dengan berbuat demikian, mereka akan dapat mengetahui lebih banyak mengenai populasi sistem binari yang menyebabkan peristiwa GW, belum lagi kadar penggabungan jenis ini.
Hasil carian pasukan juga disajikan dalam dua makalah yang baru-baru ini muncul dalam talian. Makalah pertama, “GWTC-1: Katalog Peralihan Gelombang Graviti Penggabungan Binari Kompak yang Diperhatikan oleh LIGO dan Virgo semasa Larian Pengamatan Pertama dan Kedua, membentangkan katalog terperinci dari semua pengesanan gelombang graviti.
Makalah kedua, "Sifat Populasi Lubang Hitam Binari yang Disimpulkan dari Larian Pemerhatian Pertama dan Kedua LIGO Lanjutan dan Virgo Lanjutan", menerangkan ciri-ciri populasi lubang hitam yang bergabung. LIGO dibiayai oleh National Science Foundation (NSF) dan dikendalikan oleh Caltech dan Massachusetts Institute of Technology (MIT).
