Vào tháng 2 năm 2016, các nhà khoa học tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã công bố phát hiện lần đầu tiên về sóng hấp dẫn (GW). Kể từ đó, nhiều sự kiện đã được phát hiện, cung cấp cái nhìn sâu sắc về một hiện tượng vũ trụ đã được tiên đoán từ một thế kỷ trước bởi Thuyết Einstein Thuyết tương đối rộng.
Cách đây một năm, LIGO đã được đưa vào chế độ ngoại tuyến để có thể thực hiện nâng cấp cho các công cụ của mình, điều này cho phép phát hiện diễn ra hàng tuần hoặc thậm chí thường xuyên hơn. Sau khi hoàn thành nâng cấp vào ngày 1 tháng 4, đài quan sát đã trực tuyến trở lại và thực hiện như mong đợi, phát hiện hai sự kiện sóng hấp dẫn có thể xảy ra trong khoảng hai tuần.
LIGO đã công bố sự kiện đầu tiên trong số hai sự kiện GW mới vào ngày 8 tháng 4, sau đó là thông báo thứ hai vào ngày 12 tháng 4. Các tín hiệu được phát hiện nhờ sự hợp tác ba cơ sở giữa LIGO và Đài thiên văn Virgo ở Ý và cả hai được cho là kết quả của một cặp lỗ đen hợp nhất.
Nhờ nâng cấp được thực hiện cho cả LIGO và Virgo, sự hợp tác khoa học này đã có thể tăng độ nhạy của các thiết bị của nó lên khoảng 40%. Đối với lần quan sát thứ ba của họ (được đặt tên là O3), cộng đồng thiên văn cũng được hưởng lợi từ hệ thống cảnh báo công cộng mới, nơi nhóm LIGO gửi cảnh báo về việc phát hiện khoảnh khắc để các đài quan sát trên thế giới có thể hướng kính viễn vọng của họ vào nguồn.
Bằng cách quan sát nguồn phát ở các bước sóng khác nhau (quang học, tia X, tia cực tím, radio, v.v.), các nhà khoa học hy vọng tìm hiểu thêm về nguyên nhân gây ra các sự kiện GW và về động lực đằng sau chúng. Đối với những phát hiện mới nhất này, một nhóm các nhà khoa học từ Đại học bang Pennsylvania - dẫn đầu bởi Chad Hanna, phó giáo sư vật lý, thiên văn học và vật lý thiên văn - đã đóng một vai trò quan trọng.
Như Cody Messick, một sinh viên tốt nghiệp ngành vật lý tại bang Pennsylvania và là thành viên của nhóm LIGO, đã giải thích:
Bang Pennsylvania Penn là một phần của một nhóm nhỏ các nhà khoa học LIGO phân tích dữ liệu gần như theo thời gian thực. Chúng tôi liên tục so sánh dữ liệu với hàng trăm ngàn sóng hấp dẫn khác nhau có thể và tải lên bất kỳ ứng cử viên quan trọng nào vào cơ sở dữ liệu càng sớm càng tốt. Mặc dù có một số nhóm khác nhau đều thực hiện các phân tích tương tự, nhưng phân tích được điều hành bởi nhóm của bang Pennsylvania đã tải lên các ứng cử viên được công khai cho cả hai phát hiện này.
Trong chín tháng qua, Messick đã chịu trách nhiệm đảm bảo rằng các ứng cử viên GW mới được tải lên có chứa thông tin từ tất cả các máy dò đang chạy tại thời điểm phát hiện. Điều này giúp các nhà thiên văn địa phương hóa các tín hiệu bằng cách thu hẹp khu vực dự đoán của bầu trời mà tín hiệu được dự đoán sẽ đến từ đó.
Cảnh báo công cộng của LIGO cũng bao gồm một bản đồ bầu trời hiển thị vị trí có thể có của nguồn trên bầu trời, thời gian diễn ra sự kiện và loại sự kiện nào được cho là. LIGO cũng đã nói rằng trong tương lai, các thông báo về các sự kiện ứng cử viên sẽ được theo sau bởi thông tin chi tiết hơn một khi họ có cơ hội bác sĩ thú y và nghiên cứu chúng.
Như Ryan Magee, một sinh viên tốt nghiệp ngành vật lý tại bang Pennsylvania và là thành viên của nhóm LIGO, đã nói:
Đây là những phát hiện gần thời gian thực của sóng hấp dẫn được tạo ra từ hai lỗ đen có thể va chạm. Chúng tôi đã phát hiện tín hiệu đầu tiên trong khoảng 20 giây sau khi đến trái đất. Chúng tôi có thể thiết lập cảnh báo tự động để nhận các cuộc gọi điện thoại và văn bản khi một ứng cử viên quan trọng được xác định. Tôi nghĩ rằng tôi đã nhận được một cuộc gọi điện thoại spam lúc đầu!
Cho đến nay, các nhà thiên văn học đã suy luận rằng các sự kiện GW có thể là kết quả của sự hợp nhất lỗ đen nhị phân, sự hợp nhất giữa lỗ đen và sao neutron hoặc sáp nhập sao neutron nhị phân. Mỗi sự kiện này tạo ra sóng hấp dẫn với các tín hiệu rất khác nhau, cho phép các nhà thiên văn xác định nguyên nhân.
Trong trường hợp này, các sự kiện được cho là kết quả của sự hợp nhất lỗ đen nhị phân, sẽ được thử nghiệm với các quan sát tiếp theo trong những tuần và tháng tới. Surabhi Sachdev, Nghiên cứu sinh sau tiến sĩ Eberly về vật lý tại bang Pennsylvania và là thành viên của nhóm LIGO, đã giải thích tầm quan trọng của những sự kiện mới nhất này:
Đây là quan sát LIGO đầu tiên được công khai ngay lập tức theo kiểu tự động. Đây là chính sách LIGO mới bắt đầu với hoạt động quan sát này. Sự kiện ngay lập tức được công khai tự động. Sau khi kiểm tra con người, một xác nhận hoặc rút lại được đưa ra trong vòng vài giờ.
Với độ nhạy tăng dần của các máy dò của họ, nhóm LIGO hy vọng không chỉ tạo ra nhiều phát hiện hơn mà còn phát hiện nhiều tín hiệu khác nhau. Cho đến nay, các sự kiện đã được phát hiện là kết quả của sự hợp nhất giữa hai lỗ đen hoặc sao neutron. Hy vọng rằng trong tương lai gần, nhóm nghiên cứu có thể phát hiện tín hiệu được tạo ra bởi sự hợp nhất của lỗ đen và sao neutron.
Dù các sự kiện tiếp theo diễn ra như thế nào, bạn có thể mong đợi rằng chúng tôi sẽ được nghe về nó! Công chúng có thể theo dõi các cảnh báo công khai tại https://gracedb.ligo.org/latest/ hoặc bạn có thể tải xuống ứng dụng cảnh báo tại Ứng dụng iPhone cho sự kiện sóng hấp dẫn.
