Pada 11 Februari 2016, saintis di Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) mengumumkan pengesanan gelombang graviti pertama. Perkembangan ini, yang mengesahkan ramalan yang dibuat oleh Teori Relativiti Umum Einstein satu abad yang lalu, telah membuka jalan penyelidikan baru untuk ahli kosmologi dan ahli astrofizik. Sejak masa itu, lebih banyak pengesanan telah dibuat, yang semuanya dikatakan hasil penggabungan lubang hitam.
Namun, menurut pasukan ahli astronomi dari Glasgow dan Arizona, ahli astronomi tidak perlu mengehadkan diri untuk mengesan gelombang yang disebabkan oleh penggabungan graviti besar-besaran. Menurut kajian yang mereka hasilkan baru-baru ini, rangkaian pengesan gelombang graviti LIGO, GEO 600, dan Virgo juga dapat mengesan gelombang graviti yang dibuat oleh supernova. Dengan berbuat demikian, para astronom dapat melihat di dalam hati bintang-bintang yang runtuh untuk pertama kalinya.
Kajian yang bertajuk "Menyimpulkan Mekanisme Letupan Core-Collapse Supernova dengan Simulasi Gelombang Graviti Tiga Dimensi", baru-baru ini muncul dalam talian. Diketuai oleh Jade Powell, yang baru saja menamatkan PhD di Institut Penyelidikan Graviti di University of Glasgow, pasukan berpendapat bahawa eksperimen gelombang graviti semasa harus dapat mengesan gelombang yang dibuat oleh Core Collapse Supernovae (CSNe).
Jika tidak dikenali sebagai supernova Jenis II, CCSNe adalah apa yang berlaku apabila bintang besar mencapai akhir jangka hayatnya dan mengalami keruntuhan yang cepat. Ini mencetuskan letupan besar yang meletupkan lapisan luar bintang, meninggalkan bintang neutron yang tersisa yang akhirnya dapat menjadi lubang hitam. Agar bintang mengalami keruntuhan seperti itu, sekurang-kurangnya 8 kali (tetapi tidak lebih dari 40 hingga 50 kali) jisim Matahari.
Apabila jenis supernova berlaku, dipercayai bahawa neutrino yang dihasilkan dalam inti memindahkan tenaga graviti yang dilepaskan oleh keruntuhan teras ke kawasan luar bintang yang lebih sejuk. Powell dan rakannya percaya bahawa tenaga graviti ini dapat dikesan menggunakan instrumen semasa dan masa depan. Seperti yang mereka jelaskan dalam kajian mereka:
"Walaupun saat ini tidak ada CCSNe yang terdeteksi oleh pengesan gelombang gravitasi, kajian sebelumnya menunjukkan bahawa rangkaian pengesan canggih mungkin peka terhadap sumber-sumber ini kepada Awan Magellan Besar (LMC). CCSN akan menjadi sumber multi-utusan yang ideal untuk aLIGO dan AdV, kerana neutrino dan elektromagnetik yang sesuai dengan isyarat diharapkan. Gelombang gravitasi dipancarkan dari jauh ke dalam inti CCSNe, yang memungkinkan parameter astrofizik, seperti persamaan keadaan (EOS), diukur dari pembinaan semula isyarat gelombang graviti. "
Powell dan dia juga menguraikan prosedur dalam kajian mereka yang dapat dilaksanakan menggunakan model Supernova Evidence Extractor (SMEE). Pasukan ini kemudian melakukan simulasi menggunakan model tiga dimensi terbaru supernova keruntuhan teras gelombang graviti untuk menentukan sama ada bunyi latar dapat dihapuskan dan pengesanan isyarat CCSNe yang tepat dibuat.
Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Powell kepada Space Magazine melalui e-mel:
"Supernova Model Evidence Extractor (SMEE) adalah algoritma yang kami gunakan untuk menentukan bagaimana supernova mendapatkan sejumlah besar tenaga yang mereka perlukan untuk meletup. Ia menggunakan statistik Bayes untuk membezakan antara model letupan yang mungkin berbeza. Model pertama yang kita pertimbangkan dalam makalah ini adalah bahawa tenaga letupan berasal dari neutrino yang dipancarkan oleh bintang. Pada model kedua, tenaga letupan berasal dari putaran pantas dan medan magnet yang sangat kuat. "
Dari ini, pasukan membuat kesimpulan bahawa dalam rangkaian tiga pengesan penyelidik dapat menentukan mekanik letupan dengan betul untuk supernova berputar dengan cepat, bergantung pada jaraknya. Pada jarak 10 kiloparsecs (32,615 tahun cahaya) mereka dapat mengesan isyarat CCSNe dengan ketepatan 100%, dan isyarat pada 2 kiloparsec (6,523 tahun cahaya) dengan ketepatan 95%.
Dengan kata lain, jika dan ketika supernova berlaku di galaksi tempatan, rangkaian global yang dibentuk oleh Advanced LIGO, Virgo dan GEO 600 pengesan gelombang graviti akan memiliki peluang yang sangat baik untuk menggunakannya. Pengesanan isyarat-isyarat ini juga akan memungkinkan bagi beberapa sains yang inovatif, yang membolehkan para saintis untuk "melihat" di dalam bintang yang meletup untuk pertama kalinya. Seperti yang dijelaskan oleh Dr. Powell:
"Gelombang gravitasi dipancarkan dari jauh di dalam teras bintang di mana tidak ada radiasi elektromagnetik yang dapat melarikan diri. Ini membolehkan pengesanan gelombang graviti memberitahu kami maklumat mengenai mekanisme letupan yang tidak dapat ditentukan dengan kaedah lain. Kami juga dapat menentukan parameter lain seperti seberapa cepat bintang berputar. "
Dr. Powell, setelah menyelesaikan pekerjaannya pada PhD juga akan mengambil posisi postdoc dengan RC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), program gelombang graviti yang dihoskan oleh University of Swinburne di Australia. Sementara itu, dia dan rakan-rakannya akan melakukan pencarian sasaran untuk supernova yang berlaku semasa pengesan lanjutan pertama dan saat yang memerhatikan berjalan.
Walaupun tidak ada jaminan pada saat ini bahawa mereka akan menemui isyarat yang dicari yang akan menunjukkan bahawa supernova dapat dikesan, pasukan ini memiliki harapan yang tinggi. Dan memandangkan kemungkinan kajian ini dilakukan untuk astrofizik dan astronomi, mereka hampir tidak bersendirian!
