Dne 11. února 2016 vědci na gravitační vlnové observatoři s laserovým interferometrem (LIGO) oznámili první detekci gravitačních vln. Tento vývoj, který potvrdil predikci Einsteinovy teorie obecné relativity před stoletím, otevřel kosmologům a astrofyzikům nové možnosti výzkumu. Od té doby bylo provedeno více detekcí, o nichž bylo řečeno, že jsou výsledkem sloučení černých děr.
Nejnovější detekce proběhla 14. srpna 2017, kdy tři observatoře - detektory Advanced LIGO a Advanced Virgo - současně detekovaly gravitační vlny vytvořené sloučením černých děr. Bylo to poprvé, kdy byly gravitační vlny detekovány třemi různými zařízeními z celého světa, a tak zahájily novou éru globálně propojeného výzkumu tohoto kosmického jevu.
Studie, která podrobně popsala tato pozorování, byla nedávno zveřejněna online vědeckou spoluprací LIGO a spoluprací Panny. Tato studie s názvem „GW170814: Pozorování gravitačních vln z binární koalescence černých děr“ se třemi detektory “byla tato studie rovněž přijata k publikování ve vědeckém časopise Dopisy fyzické kontroly.
Událost označená jako GW170814 byla pozorována v 10:30:43 UTC (06:30:43 EDT; 03:30:43 PDT) 14. srpna 2017. Tuto událost zjistili dva LIGO Národní vědecké nadace. detektory (umístěné v Livingstonu, Louisianě a Hanfordu ve Washingtonu) a detektor Panny v blízkosti Pisy v Itálii - který udržuje Národní středisko pro vědecký výzkum (CNRS) a Národní ústav pro jadernou fyziku (INFN).
Přestože nebyl zjištěn první výskyt gravitačních vln, bylo to poprvé, kdy byla událost detekována třemi observatořími současně. Jak řekla ředitelka NSF France Córdova v nedávné tiskové zprávě LIGO:
„Před více než rokem a půl NSF oznámila, že jeho gravitační vlnová observatoř s laserovým interferonem provedla vůbec první detekci gravitačních vln, která byla výsledkem kolize dvou černých děr v galaxii vzdálených miliardu světelných let. Dnes s potěšením oznamujeme první objev uskutečněný ve spolupráci mezi observatořem gravitačních vln Panny a vědeckou spoluprací LIGO, kdy tyto observatoře, které se nacházejí tisíce kilometrů od sebe, poprvé detekovaly gravitační vlnu. Je to vzrušující milník v rostoucím mezinárodním vědeckém úsilí o uvolnění mimořádných tajemství našeho vesmíru. “
Na základě zjištěných vln byla spolupráce LIGO Scientific Collaboration (LSC) a Panna schopna určit typ události a také hmotnost zúčastněných objektů. Podle jejich studie byla událost spuštěna sloučením dvou černých děr - 31, resp. 25 solárních hmot. Tato událost se odehrála asi 1,8 miliardy světelných let od Země a vyústila ve vytvoření rotující černé díry s asi 53 solárními hmotami.
To znamená, že přibližně tři sluneční hmoty byly během sloučení přeměněny na energii gravitační vlny, která byla poté detekována LIGO a Pannou. Tato nejnovější detekce, i když je sama o sobě působivá, je pouze chutí toho, co mohou detektory gravitačních vln, jako je spolupráce LIGO a Panna, udělat nyní, když vstoupily do pokročilých stádií, a do vzájemné spolupráce.
Advanced LIGO i Advanced Virgo jsou gravitační vlnové detektory druhé generace, které převzaly předchozí detektory. Zařízení LIGO, která byla navržena, postavena a provozována společnostmi Caltech a MIT, neúspěšně sbírala data v letech 2002 až 2010. Od září 2015 se však společnost Advanced LIGO připojila online a začala provádět dvě pozorovací jízdy - O1 a O2.
Mezitím původní detektor Panny provedl pozorování mezi lety 2003 a říjnem 2011, opět bez úspěchu. V únoru 2017 byla zahájena integrace detektoru Advanced Virgo a nástroje byly připojeny k internetu do následujícího dubna. V roce 2007 se Virgo a LIGO také spojily, aby sdílely a společně analyzovaly údaje zaznamenané příslušnými detektory.
V srpnu 2017 se detektor Panny připojil k běhu O2 a 14. srpna proběhla vůbec první simultánní detekce, kdy data byla shromažďována všemi třemi nástroji LIGO a Panna. Jak uvedl mluvčí LSC David Shoemaker - výzkumník technologického institutu Massachusetts (MIT), tato detekce je pouze první z mnoha očekávaných událostí.
"Je to jen začátek pozorování, kdy síť umožňovala spolupráci Panny a LIGO," řekl. "S další pozorovací jízdou naplánovanou na podzim 2018 můžeme takové detekce očekávat týdně nebo ještě častěji."
To nejenže znamená, že vědci mají lepší přehled o odhalování budoucích událostí, ale také je budou schopni přesněji určit. Ve skutečnosti se očekává, že přechod ze sítě dvou detektorů na tři detektory zvýší pravděpodobnost určení zdroje GW170814 výrobním závodem 20. Nebeská oblast pro GW170814 je pouhých 60 čtverečních stupňů - více než 10krát menší než s daty pouze z interferometrů LIGO.
Kromě toho z tohoto partnerství těží také přesnost, s jakou se měří vzdálenost ke zdroji. Jak Laura Cadonati, profesorka Tech Georgia a zástupce mluvčí LSC, vysvětlila:
„Tato zvýšená přesnost umožní celé astrofyzikální komunitě, aby nakonec provedla ještě zajímavější objevy, včetně pozorování s více posly. Menší vyhledávací oblast umožňuje následná pozorování s dalekohledy a satelity pro kosmické události, které produkují gravitační vlny a emise světla, jako je kolize neutronových hvězd. “
Nakonec, přivedení dalších detektorů do gravitační vlnové sítě také umožní podrobnější test Einsteinovy teorie obecné relativity. Caltechův David H. Reitze, výkonný ředitel laboratoře LIGO, také ocenil nové partnerství a to, co umožní.
"S touto první detekcí kloubů pomocí pokročilých detektorů LIGO a Virgo jsme se posunuli o krok dále do gravitačního vlnového vesmíru," řekl. "Panna přináší novou výkonnou schopnost detekovat a lépe lokalizovat zdroje gravitačních vln, které bezpochyby povedou k vzrušujícím a neočekávaným výsledkům v budoucnosti."
Studium gravitačních vln je důkazem rostoucí schopnosti světových vědeckých týmů a vědy o interferometrii. Po celá desetiletí byla existence gravitačních vln pouze teorií; a na přelomu století všechny pokusy o jejich odhalení nepřinesly nic. Jen za posledních osmnáct měsíců však bylo provedeno několik detekcí a v příštích letech se očekává další desítky.
A co víc, díky nové globální síti a vylepšeným nástrojům a metodám nám tyto události jistě řeknou svazky o našem vesmíru a fyzice, která jej řídí.
