První detekce gravitačních vln (která proběhla v září 2015) vyvolala revoluci v astronomii. Tato událost nejen potvrdila teorii předpovězenou Einsteinovou teorií obecné relativity před stoletím, ale také předznamenala novou éru, ve které lze zkoumat sloučení vzdálených černých děr, supernov a neutronových hvězd zkoumáním jejich výsledných vln.
Vědci navíc předpokládali, že fúze černých děr mohou být ve skutečnosti mnohem běžnější, než se dříve myslelo. Podle nové studie provedené dvojicí vědců z Monash University dochází k těmto fúzím jednou za pár minut. Posloucháním šumu pozadí vesmíru, jak tvrdí, jsme našli důkazy o tisících dříve nezjištěných událostí.
Jejich studie s názvem „Optimální vyhledávání astrofyzikální gravitační vlny“, se nedávno objevila v časopise Fyzická kontrola X. Studii provedli Rory Smith a Eric Thrane, hlavní přednášející a výzkumný pracovník na Monash University. Oba vědci jsou také členy Centra excelence ARC pro Gravitational Wave Discovery (OzGrav).
Jak uvádějí ve své studii, každé 2 až 10 minut se někde ve vesmíru spojí pár černých děr s hvězdnou hmotností. Malý zlomek z nich je dostatečně velký, aby výsledná gravitační vlna mohla být detekována pokročilými nástroji, jako je gravitační vlnová observatoř laserového interferonu a observatoř Panny. Zbytek však přispívá k jakémukoli stochastickému hluku v pozadí.
Měřením tohoto hluku mohou vědci lépe studovat způsob událostí a mnohem více se dozvědět o gravitačních vlnách. Jak vysvětlil Dr Thrane v tiskovém prohlášení Monash University:
"Měření pozadí gravitační vlny nám umožní zkoumat populace černých děr na velké vzdálenosti." Jednoho dne nám tato technika umožní vidět gravitační vlny z Velkého třesku, skryté za gravitačními vlnami z černých děr a neutronových hvězd. “
Drs Smith a Thrane nejsou žádní amatéři, pokud jde o studium gravitačních vln. V loňském roce byli oba zapojeni do významného průlomu, kde vědci z LIGO Scientific Collaboration (LSC) a Virgo Collaboration měřili gravitační vlny z párujících se neutronových hvězd. Bylo to poprvé, kdy byla v gravitačních vlnách i ve viditelném světle pozorována fúze neutronových hvězd (aka. Kilonova).
Dvojice byla také součástí týmu Advanced LIGO, který provedl první detekci gravitačních vln v září 2015. Do dnešního dne bylo LIGO a Virgo Collaborations potvrzeno šest potvrzených gravitačních vln. Ale podle Drs Thrane a Smithové se může každý rok odehrát až 100 000 událostí, které tyto detektory prostě nejsou schopny zvládnout.
Tyto vlny jsou to, co se spojují a vytvářejí pozadí gravitačních vln; a zatímco jednotlivé události jsou příliš jemné na to, aby mohly být detekovány, vědci se roky pokoušejí vyvinout metodu pro detekci obecného hluku. Spoléhajíc na kombinaci počítačových simulací slabých signálů černé díry a množství dat ze známých událostí, Drs. Thrane a Smith tvrdí, že to právě udělali.
Z tohoto důvodu byl pár schopen v simulovaných datech produkovat signál, o kterém se domnívají, že je důkazem slabých fúzí černé díry. Drs Thrane a Smith doufají, že svou novou metodu použijí na reálná data a jsou optimističtí a přinesou výsledky. Vědci budou mít také přístup k novému superpočítači OzSTAR, který byl nainstalován minulý měsíc na Swinburne University of Technology, aby pomohl vědcům hledat gravitační vlny v datech LIGO.
Tento počítač se liší od počítačů používaných komunitou LIGO, která zahrnuje superpočítače v CalTech a MIT. Spíše než se spoléhat na tradičnější centrální procesorové jednotky (CPU), OzGrav používá grafické procesorové jednotky - které mohou být v některých aplikacích stokrát rychlejší. Podle profesora Matthew Bailese, ředitele superpočítače OzGRav:
"Je 125 000krát výkonnější než první superpočítač, který jsem v této instituci postavil v roce 1998 ... Využitím síly GPU má OzStar potenciál učinit velké objevy v gravitační vlnové astronomii."
Na studiu gravitačních vln bylo obzvláště působivé, jak rychle postupoval. Od počátečního odhalení v roce 2015 vědci z pokročilého LIGO a Panny nyní potvrdili šest různých událostí a očekávají mnoho dalších. Kromě toho astrofyzici dokonce přicházejí s způsoby, jak pomocí gravitačních vln získat více informací o astronomických jevech, které je způsobují.
To vše bylo možné díky vylepšení instrumentace a rostoucí spolupráci mezi observatořími. A díky sofistikovanějším metodám navrženým tak, aby se prohledávaly archivní údaje o dalších signálech a šumu v pozadí, jsme se o této záhadné vesmírné síle dozvěděli mnohem více.
