LIGO i Virgo udostępniają nowy katalog obserwacji fal grawitacyjnych

Kolaboracje LIGO i Virgo zaprezentowały dziś nowy katalog GWTC-2 obserwacji fal grawitacyjnych z okresu od kwietnia do października 2019 r. czyli pierwszej części kampanii obserwacyjnej O3 (O3a). Zbiór zawiera w sumie 39 zdarzeń. Jednocześnie opublikowano nowe prace badawcze, a także obszerne popularne podsumowania ich wyników.

Wśród ujętych w nowym katalogu zdarzeń znalazły się zjawiska spójne z trzema typami kolizji: dwóch czarnych dziur (ang. binary black holes, BBH), dwóch gwiazd neutronowych (ang. binary neutron stars, BNS) i układów mieszanych złożonych z gwiazdy neutronowej i czarnej dziury (ang. neutron star-black hole, NSBH). Katalog zawiera m.in. wyjątkowo interesujące zdarzenia (opisywane wcześniej w odrębnych publikacjach) takie jak druga w historii obserwacja koalescencji dwóch gwiazd neutronowych, koalescencja dwóch czarnych dziur o największej w historii dysproporcji mas oraz obserwacja bardzo masywnego układu czarnych dziur o łącznej masie około 150 razy większej od masy Słońca. Dane udostępnione dziś wszystkim zainteresowanym badaczom umożliwią prace nad nimi szerokiemu kręgowi naukowców, a także pasjonatom.

Katalog GWTC-2 to rezultat współpracy ponad tysiąca naukowców z całego świata zrzeszonych w konsorcjum LIGO-Virgo, w tym szesnastu z Polski. Dwóch z nich pracuje w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (prof. Andrzej Królak i dr Adam Zadrożny). Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych od 2008 roku biorą udział w pracach konsorcjum LIGO-Virgo, w tym w pracach nad sygnałami pochodzącymi z rotujących gwiazd neutronowych, astronomią wielu nośników (multi-messenger astronomy) oraz nowych metod analizy danych. Narodowe Centrum Badań Jądrowych wnosi wkład w budowę europejskiego detektora fal grawitacyjnych Virgo.

Analiza kolejnych danych z drugiej części kampanii obserwacyjnej O3 (O3b) jest obecnie w toku. Jej wyniki jeszcze bardziej rozbudują katalog zaobserwowanych przejściowych sygnałów fal grawitacyjnych. Obecnie detektory LIGO i Virgo są poddawane dodatkowym inżynieryjnym ulepszeniom w celu poprawienia ich czułości w czasie kolejnej, czwartej już kampanii obserwacyjnej (O4).

Wykrywanie fal grawitacyjnych stało się obecnie rutynowe, i to zaledwie pięć lat po pierwszej detekcji. Dzięki w sumie 50 zarejestrowanym sygnałom fal grawitacyjnych (11 w opublikowanym wcześniej katalogu GWTC-1 i 39 zebranych obecnie w GWTC-2) następuje znaczący postęp w badaniach: jesteśmy w stanie lepiej poznać populację czarnych dziur i gwiazd neutronowych we Wszechświecie, zwiększa się nasze zrozumienie teorii grawitacji, tj. ogólnej teorii względności, a wkrótce, mając do dyspozycji czulsze detektory, zapewne będzie możliwe wykrycie fal grawitacyjnych pochodzących ze zdarzeń obserwowanych także jako tzw. rozbłyski gamma (pierwszy taki przypadek miał już miejsce w 2017 r.). Tym zagadnieniom poświęcone są artykuły publikowane równolegle z nowym katalogiem.

Dane z trzydziestu dziewięciu obserwacji zarejestrowanych podczas pierwszej fazy kampanii obserwacyjnej O3 są umieszczone na serwerze Centrum Otwartych Danych Fal Grawitacyjnych GWOSC (ang. Gravitational Wave Open Science Center) dostępnym poprzez portal https://www.gw-openscience.org/eventapi/html/GWTC-2.

Strona GWOSC zawiera kompletną dokumentację i przykłady kodów do analizy danych, oraz tutoriale mogące pomóc każdemu zainteresowanemu w odkrywaniu publicznie dostępnych zbiorów danych.

Wstępna, ogólnodostępna wersja artykułu naukowego na temat GWTC-2 umieszczona jest pod adresem https://dcc.ligo.org/P2000061/public

Testowanie ogólnej teorii względności w oparciu o dane z kampanii obserwacyjnej O3a opisane jest w artykule: https://dcc.ligo.org/LIGO-P2000091/public

Artykułu opisujący poszukiwanie fal grawitacyjnych towarzyszących rozbłyskom gamma można przeczytać pod adresem https://dcc.ligo.org/P2000040/public

W załączeniu udostępniamy pliki:

1. News_O3a_catalog_PL.pdf - tłumaczenie informacji prasowej współprac LIGO i Virgo
2. O3a_Catalog_science_summary_pl.pdf polską wersję popularnego streszczenia pracy donoszącej o udostepnieniu katalogu
3. O3a_GRBs_science_summary PL.pdf - polską wersję popularnego streszczenia pracy o poszukiwaniu fal grawitacyjnych towarzyszących rozbłyskom gamma

Opis ilustrującej grafiki: Zbiór mas dla szerokiej gamy zwartych obiektów. Grafika przedstawia czarne dziury (niebieskie) i gwiazdy neutronowe (pomarańczowe) oraz obiekty o nieokreślonej naturze (szare), wykryte za pomocą obserwacji fal grawitacyjnych. Każda koalescencja zwartego układu podwójnego odpowiada trzem zwartym obiektom: dwóm łączącym się obiektom i końcowej pozostałości po połączeniu (Źródło: LIGO Virgo Collaboration / Frank Elavsky, Aaron Geller / Northwestern).

Polecamy także uwadze popularne streszczenia pozostałych opublikowanych dziś prac dostępne w języku angielskim:

Link do opisu testowania ogólnej teorii względności na podstawie danych z O3a: https://www.ligo.org/science/Publication-O3aTGR/flyer.pdf

Link do dokumentu opisującego populacje obiektów zaobserwowanych w LIGO-Virgo: https://www.ligo.org/science/Publication-O3aPopulations/flyer.pdf