Käynnistyksen jälkeen syyskuussa 2015, LIGO-kaksois observatorio - Laser Interferometr-gravitaatioaalto-observatorio Hanfordissa, Washingtonissa ja Livingstonissa, Louisiana - havaitsi samanaikaisesti kahden mustan aukon yhdistymisen ensimmäisessä työistunnossa, vaikka niiden herkkyys oli asetettu 30%: iin. mahdollista. Kahden mustan aukon 36 ja 29 aurinkomassan, joka löydettiin 14. syyskuuta 2015, ja muiden mustien reikien yhdistäminen 14. ja 8. aurinkomassassa, jotka löydettiin 26. joulukuuta 2015, yhdistäminen antoi ensimmäisen selvän ja suoran vahvistuksen painovoima-aaltojen olemassaolosta. Tämän tekeminen kesti vuosisadan. Lopuksi tekniikka pystyi testaamaan teorian ja vahvistamaan sen.
Mutta näiden aaltojen löytäminen on vasta alku: uusi aikakausi alkaa tähtitiedessä. 101 vuotta sitten Einstein esitti uuden teeman painovoimasta: yleinen suhteellisuusteoria. Yhdessä sen kanssa tapahtui oivallus: etäiset massat eivät houkuttele samanlaisia samanaikaisesti koko maailmankaikkeudessa, tämä aineen ja energian läsnäolo muodonmuutostilaa-ajan kankaan. Tämä täysin uusi kuva painovoimasta toi mukanaan joukon odottamattomia seurauksia, mukaan lukien painovoimalinssi, laajeneva maailmankaikkeus, painovoima-ajan dilaatio ja - kuten me nyt varmasti tiedämme - uuden tyyppisen säteilyn olemassaolo: gravitaatioaallot. Kun massat liikkuvat tai kiihtyvät toistensa suhteen avaruuden kautta, tilan itsensä reaktio aiheuttaa väreilyjä. Tämä aalto liikkuu avaruuden läpi valon nopeudella ja putoamisen seurauksena ilmaisimiin,ilmoittaa meille etäisistä tapahtumista painovoima-aaltojen kautta.
Helpointa on havaita esineitä, jotka lähettävät voimakkaita signaaleja, nimittäin:
- suuret massat, - sijaitsevat pienellä etäisyydellä keskenään, - nopeasti pyörivä, Mainosvideo:
- huomattavasti muuttuvilla kiertoradalla.
Parhaat ehdokkaat ovat selvästi törmääviä, romahtavia esineitä, kuten mustia aukkoja ja neutronitähtiä. Meidän on myös pidettävä mielessä taajuus, jolla voimme havaita nämä esineet, mikä on suunnilleen yhtä suuri kuin ilmaisimen polun pituus (varren pituus ja heijastusten lukumäärä) jaettuna valon nopeudella.
LIGO, jossa on 4 km: n varret ja tuhansia valonheijastuksia, näkee esineitä millisekunnin taajuuksilla. Tähän sisältyy mustien reikien ja neutronitähteiden yhdistäminen yhdistämisen viimeisessä vaiheessa, samoin kuin eksoottiset tapahtumat, kuten mustat aukot tai neutronitähdet, jotka kuluttavat suuren osan aineesta ja rypistyvät, ja muuttuvat pallomaisiksi. Erittäin epäsymmetrinen supernova voi myös luoda painovoima-aallon; ydinromahdus ei todennäköisesti osu painovoima-aaltoilmaisimiin, lähellä olevien valkoisten kääpiötähteiden yhdistäminen voisi hyvinkin tapahtua.
Olemme jo nähneet mustien reikien yhdistämisen mustien reikien kanssa, ja kun LIGO paranee, on kohtuullista olettaa, että seuraavien vuosien aikana meillä on ensimmäisen sukupolven arvioita tähtimassojen mustista reikistä (muutamasta sataan aurinkomassasta). LIGOn on löydettävä myös neutronitähtien ja neutronitähteiden sulautumiset; kun observatoriat saavuttavat suunnitellun herkkyyden, ne voivat tarkkailla kolme tai neljä tapahtumaa kuukaudessa, jos arviomme sulautumistiheydestä ja LIGO-herkkyydestä ovat oikeat.
Epäsymmetriset supernoovat ja eksoottisten neutronireikien kuplivat ovat erittäin mielenkiintoisia havaita (jos mahdollista, koska niiden uskotaan olevan harvinaisia tapahtumia). Suurimpia läpimurtoja on odotettavissa, mutta enemmän ilmaisimia. Kun VIRGO-ilmaisin alkaa toimia Italiassa, todellinen paikannus triangulaatiolla on mahdollista: pystymme määrittämään tarkasti, missä nämä tapahtumat syntyvät avaruudessa, ja suorittamaan sitten optiset mittaukset. VIRGOa seuraa gravitaatioaaltointerferometrit Japanissa ja Intiassa. Muutaman vuoden kuluttua visio gravitaatiotaallon taivaasta saavuttaa uuden tason.
Mutta suurimmat menestyksemme alkavat, kun tuomme painovoima-aaltohjelmasi avaruuteen. Avaruudessa et ole rajoittunut seismisiin meluihin, kuorma-autokatastrofeihin tai levytektoniikkaan; vain hiljainen tilan tyhjiö taustalla. Maapallon kaarevuus, observatorion varsien mahdollinen pituus eivät rajoita sinua; observatorio on mahdollista käynnistää kauempana maasta tai jopa kiertoradalle Auringon ympärillä. Voimme mitata esineitä ei millisekunnin ajan, vaan sekunnin, päivän, viikon tai pidempään. Voimme havaita painovoima-aallot supermassiivisista mustista reikistä, mukaan lukien maailmankaikkeuden suurimmat tunnetut esineet.
Viimeinkin, jos rakennamme riittävän suuren ja riittävän herkän avaruusseurantakeskuksen, voisimme nähdä itse isosta räjähdyksestä jäljellä olevat gravitaatioaallot. Voimme suoraan havaita kosmisen inflaation painovoimaiset häiriöt ja paitsi vahvistaa kosmisen alkuperän myös todistaa, että painovoima itsessään on luonnon kvanttivoima. Loppujen lopuksi nämä inflaatiopainovoima-aallot eivät olisi voineet esiintyä, ellei painovoima itsessään ollut kvanttikenttä.
Tällä hetkellä käydään keskustelua siitä, mikä NASA-operaatio on ensisijainen tavoite 2030-luvulla. Vaikka tarjotaan monia hyviä tehtäviä, avaruuteen perustuvan gravitaatioaalto-observatorion rakentaminen kiertoradalla auringon ympärille on syytä huomata. Meillä on tekniikka, olemme todistaneet sen toimivuuden, olemme vahvistaneet aaltojen olemassaolon. Painovoima-astronomian tulevaisuutta rajoittaa vain se, mitä maailmankaikkeus itse voi tarjota meille ja kuinka paljon me siihen kulutamme. Uuden aikakauden kukoistuspäivä on jo alkanut. Kysymys on siitä, kuinka kirkkaasti tämä uusi tähtitieteen kenttä loistaa.
ILYA KHEL