Kilat telah melanda dua kali - mungkin tiga kali - dan para saintis dari Observatorium gelombang gelombang Interferometer Laser, atau LIGO, berharap ini hanya permulaan era baru memahami Alam Semesta kita. "Kilat" ini muncul dalam bentuk gelombang gravitasi sukar difahami, sulit dideteksi, yang dihasilkan oleh peristiwa raksasa, seperti sepasang lubang hitam bertabrakan. Tenaga yang dikeluarkan dari peristiwa seperti itu mengganggu struktur ruang dan waktu, seperti riak di kolam. Pengumuman hari ini adalah kumpulan gelombang gelombang graviti kedua yang dikesan oleh LIGO, berikutan pengesanan pertama yang bersejarah yang diumumkan pada bulan Februari tahun ini.
"Perlanggaran ini terjadi 1.5 miliar tahun yang lalu," kata Gabriela Gonzalez dari Louisiana State University pada sidang media untuk mengumumkan pengesanan baru, "dan dengan ini kami dapat memberitahu anda era astronomi gelombang gravitasi telah dimulai."
Pengesanan gelombang graviti pertama LIGO dari penggabungan lubang hitam berlaku pada 14 September 2015 dan ia mengesahkan ramalan utama teori relativiti umum Albert Einstein pada tahun 1915. Pengesanan kedua berlaku pada 25 Disember 2015, dan dirakam oleh kedua-dua pengesan kembar LIGO.
Walaupun pengesanan pertama gelombang graviti yang dilepaskan oleh penggabungan lubang hitam yang ganas hanya sedikit "kicauan" yang hanya berlangsung seperlima saat, pengesanan kedua ini lebih merupakan "teriakan" yang dapat dilihat selama satu saat dalam data itu. Dengarkan dalam video ini:
"Inilah yang kami panggil muzik graviti," kata González ketika dia memainkan video itu pada sidang media hari ini.
Walaupun gelombang graviti bukan gelombang bunyi, para penyelidik menukar gelombang dan frekuensi gelombang graviti menjadi gelombang bunyi dengan frekuensi yang sama. Mengapa kedua-dua peristiwa itu berbeza?
Dari data, para penyelidik menyimpulkan kumpulan gelombang graviti kedua dihasilkan pada saat-saat akhir penggabungan dua lubang hitam yang 14 dan 8 kali jisim Matahari, dan perlanggaran menghasilkan satu lubang hitam berputar yang lebih besar 21 kali jisim Matahari. Sebagai perbandingan, lubang hitam yang dikesan pada bulan September 2015 adalah 36 dan 29 kali jisim Matahari, bergabung menjadi lubang hitam sebanyak 62 jisim suria.
Para saintis mengatakan gelombang graviti frekuensi tinggi dari lubang hitam berjisim bawah melanda "titik manis" pengesan LIGO.
"Sangat penting bahawa lubang hitam ini jauh lebih besar daripada yang diperhatikan dalam pengesanan pertama," kata Gonzalez. "Kerana jisimnya lebih ringan dibandingkan dengan pengesanan pertama, mereka menghabiskan lebih banyak masa - kira-kira satu saat - di jalur pengesan sensitif. Ini adalah permulaan yang menjanjikan untuk memetakan populasi lubang hitam di alam semesta kita. "
LIGO membolehkan para saintis mempelajari Alam Semesta dengan cara yang baru, menggunakan graviti dan bukannya cahaya. LIGO menggunakan laser untuk mengukur kedudukan cermin dengan tepat antara satu sama lain sejauh 4 kilometer, kira-kira 2.5 batu, di dua lokasi yang berjarak lebih dari 3.000 km, di Livingston, Louisiana, dan Hanford, Washington. Jadi, LIGO tidak mengesan kejadian perlanggaran lubang hitam secara langsung, ia mengesan peregangan dan pemampatan ruang itu sendiri. Pengesanan sejauh ini adalah hasil kemampuan LIGO untuk mengukur gangguan ruang dengan ketepatan 1 bahagian dalam seribu bilion bilion. Isyarat dari acara terakhir, bernama GW151226, dihasilkan oleh bahan yang diubah menjadi tenaga, yang secara harfiah mengguncang masa-masa seperti Jello.
Anggota pasukan LIGO Fulvio Ricci, seorang ahli fizik di University of Rome La Sapienzaa mengatakan terdapat pengesanan "calon" ketiga peristiwa pada bulan Oktober, yang menurut Ricci dia lebih suka memanggil "pemicu", tetapi itu jauh lebih tidak penting dan isyarat ke bunyi tidak cukup besar untuk dikira secara rasmi sebagai pengesanan.
Tetapi tetap saja, kata pasukan, kedua-dua pengesanan yang disahkan menunjukkan lubang hitam jauh lebih biasa di Alam Semesta daripada yang dipercayai sebelumnya, dan mereka mungkin sering berpasangan.
"Penemuan kedua" telah benar-benar meletakkan 'O' untuk Observatorium di LIGO, "kata Albert Lazzarini, wakil pengarah Makmal LIGO di Caltech. "Dengan pengesanan dua peristiwa kuat dalam empat bulan masa pemerhatian pertama kami, kami dapat mulai membuat ramalan tentang seberapa sering kita dapat mendengar gelombang graviti di masa depan. LIGO membawa kita cara baru untuk melihat beberapa peristiwa paling gelap namun paling bertenaga di alam semesta kita. "
LIGO kini di luar talian untuk penambahbaikan. Larian pengambilan data seterusnya akan bermula pada musim gugur ini dan peningkatan kepekaan pengesan dapat membolehkan LIGO mencapai sebanyak 1.5 hingga dua kali lebih banyak volume alam semesta berbanding dengan larian pertama. Laman web ketiga, pengesan Virgo yang terletak berhampiran Pisa, Itali, dengan reka bentuk yang serupa dengan pengesan LIGO berkembar, dijangka akan online dalam separuh akhir menjalankan pemerhatian LIGO yang akan datang. Virgo akan meningkatkan kemampuan ahli fizik untuk mencari sumber setiap peristiwa baru, dengan membandingkan perbezaan skala milisaat pada waktu kedatangan isyarat gelombang graviti yang masuk.
Sementara itu, anda boleh membantu pasukan LIGO dengan projek sains warga Gravity Spy melalui Zooniverse.
Sumber untuk bacaan selanjutnya:
Siaran akhbar:
Universiti Maryland
Universiti Barat Laut
Universiti Virginia Barat
Universiti Negeri Pennsylvania
Surat Kajian Fizikal: GW151226: Pemerhatian Gelombang Graviti dari Gabungan Lubang Hitam 22-Solar-Mass Binary
Halaman fakta LIGO, Caltech
Untuk gambaran keseluruhan gelombang graviti, sumbernya, dan pengesanannya, lihat siri artikel Markus Possel yang kami tampilkan di UT pada bulan Februari:
