A LIGO Scientific Collaboration és a Virgo Collaboration ezúton jelenti be, hogy a LIGO és Virgo detektorok először észleltek közösen gravitációs hullámokat. Ez a negyedik megfigyelt feketelyuk-kettős, és ez a Virgo által észlelt első gravitációshullám-jel. Az észlelés arra is rávilágít, hogy milyen lehetőségek rejlenek a háromdetektoros hálózatok alkalmazásában a tudomány számára.

Az észlelés 2017. augusztus 14-én, magyar idő szerint 12:30:43-kor történt. A National Science Foundation (NSF) támogatásával megvalósult Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) Hanfordban (Washington állam, USA) és Livingstonban (Louisana állam, USA) található két detektora, valamint az olaszországi Pisa mellett található Virgo detektor a csillagokéval összemérhető tömegű fekete lyukak összeolvadásából származó gravitációshullám-jelet észlelt.

A GW170814 eseményről beszámoló szakcikket a Physical Review Letters folyóirat megjelenésre elfogadta.

Az észlelt gravitációs hullámokat – a tér és idő fodrozódásait – a Napunkénál mintegy 31-szer és 25-ször nagyobb tömegű fekete lyukak összeolvadása keltette, amely tőlünk 1,8 milliárd fényév távolságra történt. Az esemény során keletkezett új, forgó fekete lyuk kb. 53-szor nagyobb tömegű, mint a Napunk, ez azt jelenti, hogy a két fekete lyuk összeolvadásakor kb. 3 naptömegnyi energia sugárzódott szét gravitációs hullámok formájában.

Az Advanced LIGO egy olyan, második generációs gravitációshullám-detektor rendszer, amely két azonos interferométerből áll, melyekből az egyik Hanfordban, a másik Livingstonban található. A detektorok a precíziós interferometria elvét használva észlelik a gravitációs hullámokat. Az Advanced LIGO 2015. szeptember 12-e és 2016. január 19-e között végezte az első (O1 elnevezésű), 2016. november 30-a és 2017. augusztus 25-e között pedig a második (O2 elnevezésű) megfigyelő időszakát.

Az Advanced Virgo a Virgo Kollaboráció által épített és működtetett második generációs detektor. A Virgo elsőgenerációs működésének 2011. októberében történt lezárásával megkezdődött a felkészülés az Advanced Virgo működési időszakára. Az új detektor 2017 februárjában készült el, és áprilisban érte el először a jelenlegi működési állapotát.

A Virgo detektor 2017. augusztus 1-jén, magyar idő szerint 12:00 órakor kapcsolódott be a LIGO O2 megfigyelő időszakába. Az augusztus 14-ei észlelés a három detektor adatainak együttes feldolgozásával történt meg. Jóllehet a Virgo kevésbé érzékeny, mint a LIGO detektorok, a három interferométerből származó adatok együttes figyelembe vételével két független keresőalgoritmus is bizonyítékot talált a gravitációshullám-jel jelenlétére a Virgo adataiban.

Az univerzumnak a jel forrásához rendelhető térfogata 20-szor kisebbé válik, ha a rekonstruálásához a LIGO két detektora mellett a Virgo adatait is használjuk. A GW170814 lokalizálásából kapott égterület nagysága 60 négyzetfok, ami több, mint 10-szer kisebb ahhoz képest, mint ha a lokalizáláshoz csak a LIGO két detektorát használnánk. A Virgo adatainak felhasználásával a forrás távolságának becslése is pontosabbá válik.

A pontosabb forráslokalizáció lehetővé teszi, hogy földi távcsövek és űrteleszkópok olyan gravitációshullám-források utófényét keressék, mint amilyen például két neutroncsillag összeolvadása, amelyből gravitációs hullámok mellett fénykibocsátást is várunk. A LIGO és Virgo csillagász partnerei nem találtak elektromágneses megfelelőt a GW170814 jelhez. A jel a LIGO korábbi észleléseihez hasonlóan fekete lyukak összeolvadásából származott, amely folyamatból fényjelet nem várunk.

Az O2 megfigyelő időszak lezárultával a LIGO és Virgo detektorok jelenleg ismét továbbfejlesztés alatt állnak. A tervek szerint 2018 őszén induló következő megfigyelő időszakban a GW170814-hez hasonló jelek észlelései heti, vagy akár napi gyakorisággal is várhatók.

A LIGO-t az NSF támogatja, a Caltech és az MIT működteti, akik egyben a projekt ötletgazdái és megépítői. Az Advanced LIGO projekt vezető pénzügyi támogatója az NSF volt, Németország (Max Planck Társaság), az Egyesült Királyság (Tudomány és Technológiai Testület), és Ausztrália (Ausztrál Kutatási Tanács) szintén jelentős kötelezettségvállalást és hozzájárulást adott a projekthez. A programban több mint 1200 tudós vesz részt a világ minden tájáról a LIGO Scientific Collaboration együttműködésen keresztül, amely a GEO Kollaborációt is magába foglalja. A további partnerek listája itt található: ligo.org/partners

A Virgo kollaboráció több, mint 280 fizikusból és mérnökből áll, akik 20 különböző európai kutatócsoporthoz tartoznak: hat csoport a franciaországi Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), nyolc az olaszországi Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), kettő a hollandiai Nikhef tagja; további tagok az MTA Wigner KKP Magyarországon, a POLGRAW csoport Lengyelországban, a Valenciai Egyetem Spanyolországban, és az EGO, ami az olaszországi Pisa mellett működő Virgo detektor anyaintézete.

További információk a felfedezésről: ligo.elte.hu (LIGO), wigner.hu (Virgo)