Phát hiện đầu tiên về sóng hấp dẫn (diễn ra vào tháng 9 năm 2015) đã kích hoạt một cuộc cách mạng trong thiên văn học. Sự kiện này không chỉ xác nhận một lý thuyết được tiên đoán bởi Thuyết Einstein về Thuyết tương đối rộng một thế kỷ trước, nó còn mở ra một kỷ nguyên mới nơi sự hợp nhất của các lỗ đen xa xôi, siêu tân tinh và sao neutron có thể được nghiên cứu bằng cách kiểm tra các sóng kết quả của chúng.
Ngoài ra, các nhà khoa học đã đưa ra giả thuyết rằng việc sáp nhập lỗ đen thực sự có thể phổ biến hơn rất nhiều so với suy nghĩ trước đây. Theo một nghiên cứu mới được thực hiện bởi cặp nhà nghiên cứu từ Đại học Monash, những vụ sáp nhập này diễn ra cứ sau vài phút. Bằng cách lắng nghe tiếng ồn nền của Vũ trụ, họ tuyên bố, chúng ta có thể tìm thấy bằng chứng về hàng ngàn sự kiện chưa được phát hiện trước đây.
Nghiên cứu của họ, có tiêu đề Tìm kiếm tối ưu cho một nền tảng sóng hấp dẫn vật lý học hấp dẫn, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Đánh giá vật lý X. Nghiên cứu được thực hiện bởi Rory Smith và Eric Thrane, một giảng viên cao cấp và một nghiên cứu viên tại Đại học Monash, tương ứng. Cả hai nhà nghiên cứu cũng là thành viên của Trung tâm xuất sắc ARC cho Khám phá sóng hấp dẫn (OzGrav).
Khi họ tuyên bố trong nghiên cứu của mình, cứ sau 2 đến 10 phút, một cặp lỗ đen khối sao sẽ hợp nhất ở đâu đó trong Vũ trụ. Một phần nhỏ trong số này đủ lớn để có thể phát hiện ra sự kiện sóng hấp dẫn có thể được phát hiện bằng các thiết bị tiên tiến như Đài quan sát sóng hấp dẫn sóng giao thoa kế laser và đài quan sát Virgo. Phần còn lại, tuy nhiên, góp phần vào một loại tiếng ồn nền ngẫu nhiên.
Bằng cách đo tiếng ồn này, các nhà khoa học có thể nghiên cứu nhiều hơn về cách thức các sự kiện và tìm hiểu nhiều hơn về sóng hấp dẫn. Như Tiến sĩ Thrane đã giải thích trong một thông cáo báo chí của Đại học Monash:
Đo lường nền sóng hấp dẫn sẽ cho phép chúng ta nghiên cứu quần thể các lỗ đen ở khoảng cách rộng lớn. Một ngày nào đó, kỹ thuật này có thể cho phép chúng ta nhìn thấy sóng hấp dẫn từ Vụ nổ lớn, ẩn đằng sau sóng hấp dẫn từ các lỗ đen và sao neutron.
Tiến sĩ Smith và Thrane không phải là những người nghiệp dư khi nghiên cứu về sóng hấp dẫn. Năm ngoái, cả hai đều tham gia vào một bước đột phá lớn, trong đó các nhà nghiên cứu từ LIGO Khoa học Hợp tác (LSC) và Cộng tác Virgo đã đo sóng hấp dẫn từ một cặp sao neutron hợp nhất. Đây là lần đầu tiên sự hợp nhất của sao neutron (hay còn gọi là kilonova) được quan sát thấy ở cả sóng hấp dẫn và ánh sáng khả kiến.
Cặp đôi này cũng là một phần của nhóm LIGO nâng cao đã phát hiện ra sóng hấp dẫn đầu tiên vào tháng 9 năm 2015. Cho đến nay, sáu sự kiện sóng hấp dẫn đã được xác nhận đã được xác nhận bởi LIGO và Virgo Collaborations. Nhưng theo Tiến sĩ Thrane và Smith, có thể có tới 100.000 sự kiện xảy ra mỗi năm mà các máy dò này chỉ đơn giản là được trang bị để xử lý.
Những sóng này là những gì kết hợp với nhau để tạo ra một nền sóng hấp dẫn; và trong khi các sự kiện riêng lẻ quá tinh vi để được phát hiện, các nhà nghiên cứu đã cố gắng phát triển một phương pháp phát hiện tiếng ồn chung trong nhiều năm. Dựa vào sự kết hợp các mô phỏng trên máy tính về tín hiệu lỗ đen mờ và khối dữ liệu từ các sự kiện đã biết, Tiến sĩ. Thrane và Smith tuyên bố đã làm điều đó.
Từ đó, cặp đôi này đã có thể tạo ra tín hiệu trong dữ liệu mô phỏng mà họ tin là bằng chứng của sự hợp nhất lỗ đen mờ. Nhìn về phía trước, Tiến sĩ Thrane và Smith hy vọng sẽ áp dụng phương pháp mới của họ vào dữ liệu thực và lạc quan sẽ mang lại kết quả. Các nhà nghiên cứu cũng sẽ có quyền truy cập vào siêu máy tính OzSTAR mới, được lắp đặt vào tháng trước tại Đại học Công nghệ Swinburne để giúp các nhà khoa học tìm kiếm sóng hấp dẫn trong dữ liệu LIGO.
Máy tính này khác với các máy tính được sử dụng bởi cộng đồng LIGO, bao gồm các siêu máy tính tại CalTech và MIT. Thay vì dựa vào các đơn vị xử lý trung tâm (CPU) truyền thống hơn, OzGrav sử dụng các đơn vị xử lý đồ họa - có thể nhanh hơn hàng trăm lần cho một số ứng dụng. Theo giáo sư Matthew Bailes, Giám đốc siêu máy tính OzGRav:
Mạnh mẽ hơn 125.000 lần so với siêu máy tính đầu tiên tôi chế tạo tại tổ chức vào năm 1998 Bằng cách khai thác sức mạnh của GPU, Ozstar có khả năng thực hiện những khám phá lớn trong thiên văn học sóng hấp dẫn.
Điều đặc biệt ấn tượng về nghiên cứu sóng hấp dẫn là làm thế nào nó tiến triển nhanh như vậy. Từ phát hiện ban đầu vào năm 2015, các nhà khoa học từ Advanced LIGO và Virgo hiện đã xác nhận sáu sự kiện khác nhau và dự đoán sẽ phát hiện thêm nhiều sự kiện nữa. Trên hết, các nhà vật lý thiên văn thậm chí đang tìm ra cách sử dụng sóng hấp dẫn để tìm hiểu thêm về các hiện tượng thiên văn gây ra chúng.
Tất cả điều này đã được thực hiện nhờ những cải tiến về thiết bị và sự hợp tác ngày càng tăng giữa các đài quan sát. Và với các phương pháp tinh vi hơn được thiết kế để sàng lọc dữ liệu lưu trữ để có thêm tín hiệu và nhiễu nền, chúng tôi đứng để tìm hiểu thêm về lực lượng vũ trụ bí ẩn này.
