การตามล่าหาคลื่นความโน้มถ่วงกลับมาอีกครั้งพร้อมกับการประกาศในชั่วข้ามคืนถึงการตรวจจับสัญญาณจากสิ่งที่คิดว่าเป็นการรวมตัวของดาวนิวตรอน สอง ดวง ซึ่งเป็นซากที่หนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อของดาวที่ยุบตัว สัญญาณดังกล่าวได้รับจริงในวันพฤหัสบดีที่ 25 เมษายน ซึ่งเป็นวัน ANZAC ในออสเตรเลีย จากการรวมตัวแบบไบนารีชื่อS190425z ) ซึ่งเป็นเพียงการรวมตัวของดาวนิวตรอนครั้งที่สองเท่านั้นที่สังเกตได้
นี่เป็นการวิ่งสังเกตการณ์ครั้งที่สาม (ชื่อ O3) และหลังจากตรวจพบ
สัญญาณการควบรวมได้ไม่นาน นักดาราศาสตร์ทั่วโลกก็เริ่มค้นหาดาราจักรแม่ แต่คราวนี้มีความท้าทายเพิ่มเติม เมื่อ LIGO ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงซึ่งเป็นระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ทำนายไว้ เราสามารถคำนวณข้อมูลบางอย่างได้ค่อนข้างแม่นยำ เช่น มวลของดาวนิวตรอนที่รวมตัวกัน
ภาพ (ด้านล่าง) ของสัญญาณทั้งหมดที่ตรวจพบในการสังเกตการณ์ครั้งแรกและครั้งที่สองของเครื่องตรวจจับ (ชื่อ O1 และ O2) แสดงให้เห็นว่าสัญญาณแต่ละรายการมีลักษณะเฉพาะอย่างไร ความแตกต่างเหล่านี้ทำให้เราสามารถหามวลและระยะห่างจากวัตถุได้
เหตุการณ์คลื่นความโน้มถ่วงตรวจพบโดย LIGO ก่อน O3 แต่ละสัญญาณจะแตกต่างกัน เผยให้เห็นคุณสมบัติของวัตถุที่ผสาน LIGO/Virgo/จอร์เจีย เทค/เอส หงษ์&เค.เจนี่
แต่สิ่งหนึ่งที่ยากกว่าในการทำงานคือสัญญาณมาจากไหน ?
เราทำสิ่งนี้โดยการวิเคราะห์สัญญาณที่ได้รับจากตัวตรวจจับสามตัว (ตัวตรวจจับ LIGO สองตัวในสหรัฐอเมริกาและตัวตรวจจับราศีกันย์ในอิตาลี)
สำหรับการตรวจจับการรวมดาวนิวตรอนคู่ครั้งแรกGW170817เราโชคดี เราสามารถจำกัดสัญญาณให้แคบลงเหลือพื้นที่ 28 ตารางองศาบนท้องฟ้า (ประมาณ 140 เท่าของพื้นที่พระจันทร์เต็มดวง)
แต่ตรวจพบ S190425z ในเครื่องตรวจจับ LIGO และ Virgo เพียงเครื่องเดียว ดังนั้นพื้นที่การแปลจึงเท่ากับ 10,000 ตารางองศา นั่นคือประมาณหนึ่งในสี่ของท้องฟ้าทั้งหมด การรวมตัวของดาวนิวตรอนยังคาดว่าเกิดขึ้นห่างจากโลกประมาณ 500 ล้านปีแสง นักดาราศาสตร์ทั่วโลก รวมทั้งทีมงานของออสเตรเลีย ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์จากชนบทห่างไกลของรัฐเวสเทิร์นออสเตรเลียไป
จนถึงหมู่เกาะคะเนรีในมหาสมุทรแอตแลนติก เพื่อค้นหาคู่ที่เป็นไปได้
นั่นคือ กาแล็กซีที่อาจเป็นแหล่งรวมดาวนิวตรอน ในการทำเช่นนี้ เราต้องหาว่ากาแล็กซีใดใน 45,000 แห่งที่เป็นไปได้ในภูมิภาคนี้น่าจะเป็นโฮสต์มากที่สุด
จนถึงขณะนี้ยังไม่พบข้อมูลที่ตรงกัน แต่ระหว่างทาง เราพบเหตุการณ์ที่น่าสนใจอื่นๆ มากมาย เช่น ซูเปอร์โนวาใหม่ การระเบิดที่เกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์มวลมากตาย
ความพยายามนี้เป็นส่วนสำคัญของทีมล่าคลื่นความโน้มถ่วงของออสเตรเลียที่OzGrav OzGrav สนับสนุนนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรมากกว่า 100 คนที่มีส่วนสำคัญในการปรับปรุงเครื่องมือวัด LIGO ซอฟต์แวร์การวิเคราะห์ข้อมูล และการตีความผลลัพธ์
ตอนนี้ LIGO มองเห็นได้ไกลแค่ไหน?
การอัพเกรดล่าสุดของ LIGO และ Virgo ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากการรวมตัวของดาวนิวตรอนคู่ได้ไกลกว่าที่เคย ห่างออกไปถึง 500 ล้านปีแสง
สัญญาณใด ๆ ที่เราตรวจพบจากการควบรวมที่ห่างไกลเหล่านี้จะออกจากกาแลคซีแม่ของมันในช่วงเวลาที่ปลาตัวแรกวิวัฒนาการบนโลก (สองร้อยล้านปีก่อนที่ไดโนเสาร์จะเกิดขึ้น)
ทุกวินาทีมีค่าเมื่อนักดาราศาสตร์พยายามใช้การกระตุ้นด้วยคลื่นความโน้มถ่วงเพื่อจับภาพช่วงเวลาสุดท้ายเมื่อดาวนิวตรอนชนกัน
ทีมงานที่โหนด OzGrav ของมหาวิทยาลัยเวสเทิร์นออสเตรเลียได้พัฒนาโปรแกรมค้นหาแบบเรียลไทม์ (เรียกว่า “SPIIR”) เพื่อกระตุ้นคลื่นความโน้มถ่วงจากข้อมูล LIGO-Virgo ภายในสิบวินาที
ทีมงานได้ระบุผู้สมัครจากคลื่นความโน้มถ่วงแล้ว 4 ราย และในอนาคตอาจเป็นไปได้ที่จะแจ้งเตือนนักดาราศาสตร์ก่อนที่จะปล่อยแสงใดๆ จากการควบรวมกิจการ
ตีเสียงดัง
ส่วนสำคัญของการอัปเกรด LIGO O3 คือการติดตั้งเครื่องมือที่เรียกว่า “ควอนตัมสควอชเชอร์” เครื่องคั้นมีต้นแบบมาจากการออกแบบของ Australian National University และนักวิทยาศาสตร์ของ ANU OzGrav เป็นส่วนหนึ่งของทีมที่ติดตั้งและใช้งานเครื่องคั้นเหล่านี้
หนึ่งในความท้าทายด้านวิศวกรรมที่สำคัญที่สุดในการสร้าง LIGO คือการลดเสียงรบกวนที่สามารถกลบสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงที่มีขนาดเล็กลงได้ เสียงนี้มาจากหลายแหล่ง เช่น เสียงแผ่นดินไหวจากแผ่นดินไหว คลื่นทะเล และแม้แต่เสียงจากยานพาหนะ
แหล่งที่มาของสัญญาณรบกวนอีกแหล่งหนึ่งคือสัญญาณรบกวนควอนตัม เนื่องจากธรรมชาติของแสงไม่ต่อเนื่องกัน เครื่องบีบช่วยลดเสียงควอนตัมนี้โดยการเปลี่ยนคุณสมบัติควอนตัมของแสงที่ LIGO ใช้เพื่อตรวจจับระลอกคลื่นในโครงสร้างของกาลอวกาศ
ด้วยการดำเนินการสังเกตการณ์ครั้งที่สามซึ่งกำลังดำเนินการอยู่ เราได้เห็นผลลัพธ์ของการปรับปรุงเครื่องมือและซอฟต์แวร์ LIGO เหล่านี้แล้ว
อ่านเพิ่มเติม: เราพบดาวแคระขาวได้อย่างไร – ซากศพของดาวฤกษ์ – โดยบังเอิญ
นอกจากการปรับปรุงด้านเทคนิคแล้ว ยังมีความแตกต่างอย่างชัดเจนกับการวิ่งสังเกตการณ์ครั้งก่อนๆ นั่นคือ การตรวจจับทั้งหมดจะถูกเผยแพร่สู่ชุมชนดาราศาสตร์และสาธารณชนในทันที
ท่ามกลางความตื่นเต้นเกี่ยวกับ S190425z ก็มีการแจ้งเตือนด้วยคลื่นความโน้มถ่วงอีกครั้งในวันต่อมา ซึ่งเป็นสัญญาณที่บ่งบอกคุณสมบัติที่บ่งชี้ว่าอาจเป็นการรวมตัวของดาวนิวตรอนและหลุมดำ
เครื่องตรวจจับทั้งสามเครื่องตรวจพบสิ่งนี้ แต่เนื่องจากเรายังไม่มีโฮสต์ที่ระบุสำหรับสิ่งนี้ เราจึงยังไม่แน่ใจในธรรมชาติของเหตุการณ์นี้ แต่ก็เป็นอีกคำใบ้ของผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นที่ยังมาไม่ถึง
