Команда ученых, из которых состоит LIGO Scientific Collaboration (LSC) и Virgo Collaboration, теперь делится полной информацией о своих открытиях. Сюда входят новые кандидаты на обнаружение гравитационных волн, которые требовали тщательного изучения – всего 39, представляющих различные черные дыры и нейтронные звезды, – и новые открытия в результате объединения всех наблюдений. 39 событий в среднем происходили более одного раза в неделю наблюдений.
Наблюдения могут стать ключевым моментом в разгадывании многих загадок того, как именно взаимодействуют двойные звезды.
Лучшее понимание того, как эволюционируют двойные звезды, имеет последствия для всей астрономии, от экзопланет до образования галактик.
Подробности сообщаются в трех связанных статьях, которые будут доступны в предпечатной версии в октябре. 28 в arxiv.org.
Исследования также отправляются в рецензируемые журналы.
Гравитационно-волновые сигналы, на которых основаны исследования, были обнаружены во время первой половины третьего цикла наблюдений, названного O3a, Обсерватории лазерной интерферометрии Национального научного фонда (LIGO), пары идентичных четырехкилометровых аппаратов. длинные интерферометры в США и трехкилометровый детектор Virgo в Италии. Инструменты могут обнаруживать сигналы гравитационных волн от многих источников, включая сталкивающиеся черные дыры и сталкивающиеся нейтронные звезды.
«Гравитационно-волновая астрономия является революционной: она открывает нам скрытые жизни черных дыр и нейтронных звезд», – сказал Кристофер Берри, член LSC и автор статей. «Всего за пять лет мы перешли от незнания о существовании двойных черных дыр к каталогу из более чем 40.
Третий сеанс наблюдений принес больше открытий, чем когда-либо прежде. Объединение их с более ранними открытиями дает прекрасную картину богатого разнообразия двойных систем Вселенной."
Берри является профессором-исследователем Совета посетителей CIERA в CIERA Северо-Запада (Центр междисциплинарных исследований и исследований в области астрофизики) и лектором в Университете Глазго. Среди других северо-западных авторов – члены CIERA Майя Фишбах и Чейз Кимбалл.
CIERA является домом для широкой группы исследователей в области теории, моделирования и наблюдений, которые изучают черные дыры, нейтронные звезды, белые карлики и многое другое.
В качестве члена коллаборации исследователи Северо-Запада проанализировали данные детекторов гравитационных волн, чтобы сделать выводы о свойствах обнаруженных двойных систем черной дыры и нейтронных звезд и дать астрофизическую интерпретацию этих открытий.
Документы кратко излагаются следующим образом:
В "каталожной статье" подробно описаны обнаружения черных дыр и нейтронных звезд в первой половине O3a, в результате чего общее количество кандидатов на обнаружение за этот период достигло 39. Это число значительно превышает обнаружения из первых двух прогонов наблюдений. (В первом запуске было три регистрации гравитационных волн, а во втором – восемь.Ранее объявленные обнаружения с O3a включают загадочный объект в разрыве массы (GW190814) и первую в своем роде черную дыру промежуточной массы (GW190521).
В «статье о популяциях» исследователи реконструировали распределение масс и спинов населения черных дыр и оценили скорость слияния двойных нейтронных звезд. Результаты помогут ученым понять подробные астрофизические процессы, которые определяют формирование этих систем.
Это улучшенное понимание распределения масс черных дыр и знание того, что спины черных дыр могут быть смещены, предполагает, что у двойных черных дыр может быть несколько способов образования.
Используя набор обнаружений, указанных в каталоге, исследователи провели подробный анализ, объединив все вместе. В том, что они называют «проверкой общей теории относительности», авторы наложили ограничения на общую теорию относительности Эйнштейна.
Теория прошла с честью, и они обновили свои лучшие измерения потенциальных модификаций.
«На данный момент третья серия наблюдений LIGO и Virgo преподнесла много сюрпризов», – сказал Фишбах, научный сотрудник НАСА Эйнштейна и член LSC. "После второго сеанса наблюдений я подумал, что мы видели весь спектр двойных черных дыр, но ландшафт черных дыр намного богаче и разнообразнее, чем я представлял. Я рад видеть, чему нас научат будущие наблюдения."
Фишбах координировал написание статьи о населении, в которой излагается, что коллаборация узнала о свойствах семейства сливающихся черных дыр и нейтронных звезд.
Берри помогал координировать анализ в рамках глобальной группы по определению свойств обнаруженных объектов, а также был рецензентом редакционной коллегии LSC для каталога и тестирования статей по общей теории относительности.
Аспирант Чейз Кимбалл, член LSC, внес расчеты темпов слияний в газету о народонаселении.
Кимбалла консультируют Берри и Вики Калогера, главный исследователь группы LSC Northwestern, директор CIERA и Daniel I. Заслуженный профессор физики и астрономии Линцера в колледже искусств и наук Вайнберга.
Детекторы LIGO и Virgo завершили последний сеанс наблюдений в марте этого года. Данные, проанализированные в этих трех статьях, были собраны с 1 апреля 2019 г. 1, 2019.
Исследователи анализируют данные второй половины цикла наблюдений, O3b.
Планируется, что детекторы возобновят наблюдения в следующем году после завершения работы по увеличению дальности их обнаружения.
«Слияние двойных систем черной дыры и нейтронных звезд – уникальная лаборатория», – сказал Берри. «Мы можем использовать их для изучения как гравитации – пока общая теория относительности Эйнштейна прошла все испытания – так и астрофизики того, как массивные звезды живут своей жизнью. LIGO и Дева изменили нашу способность наблюдать эти двойные системы, и по мере совершенствования наших детекторов скорость открытия будет только увеличиваться."