A gravitációs hullámok első észlelése (amelyre 2015 szeptemberében került sor) forradalmat váltott ki a csillagászat területén. Ez az esemény nem csak megerősítette az Einstein általános relativitáselméletének egy évszázaddal ezelőtt előrejelzett elméletét, hanem egy új korszakba is bevezette, ahol a távoli fekete lyukak, a szupernóvák és a neutroncsillagok összeolvadását meg lehetett volna vizsgálni a keletkező hullámok megvizsgálásával.
Ezenkívül a tudósok elméletük szerint a fekete lyukak egyesülései valóban sokkal gyakoribbak lehetnek, mint azt korábban gondolták. A Monash Egyetem kutatói pár által készített új tanulmány szerint ezek az egyesülések néhány percenként történnek. Az univerzum háttérzajjának hallgatásával állítják, hogy bizonyítékot találhatunk korábban nem észlelt események ezreire.
Nemrég megjelent a folyóiratban az „Asztrofizikai gravitációs hullám háttér optimális keresése” című tanulmányuk Fizikai áttekintés X. A tanulmányt Rory Smith és Eric Thrane, a Monash Egyetem vezető tanára és kutatója végezte. Mindkét kutató tagja az ARC Gravitációs Hullámfelderítés Kiválósági Központjának (OzGrav).
Mint azt állítják tanulmányukban, 2-10 percenként egy csillag-tömegű fekete lyuk egyesül valahol az Univerzumban. Ezek egy kis része elég nagy ahhoz, hogy a kapott gravitációs hullám eseményét olyan fejlett eszközökkel lehessen észlelni, mint a lézerinterferométer gravitációs hullámok megfigyelőközpontja és a Szűz obszervatórium. A többi azonban hozzájárul egyfajta sztochasztikus háttérzajhoz.
A zaj mérésével a tudósok sokkal többet tudnak tanulmányozni az események útján, és sokkal többet megtudhatnak a gravitációs hullámokról. Ahogyan Dr. Thrane egy Monash Egyetemi sajtóközleményben kifejtette:
„A gravitációs hullám háttérének mérése lehetővé teszi számunkra, hogy hatalmas távolságra tanulmányozzuk a fekete lyukak populációit. Valamikor ez a technika lehetővé teszi számunkra, hogy a Nagyrobbanástól megfigyeljük a gravitációs hullámokat a fekete lyukak és a neutroncsillagok mögött.
Drs Smith és Thrane nem vonzóak a gravitációs hullámok vizsgálatához. Tavaly mindketten részt vettek egy nagy áttörésben, ahol a LIGO Tudományos Együttműködés (LSC) és a Szűz Együttműködés kutatói gravitációs hullámokat mértek össze egy összeolvadó neutroncsillagból. Ez volt az első alkalom, amikor egy neutroncsillagos összefonódást (más néven egy kilonova) megfigyelték mind a gravitációs hullámokban, mind a látható fényben.
A pár szintén az Advanced LIGO csapat részét képezte, amely 2015 szeptemberében végezte el elsőként a gravitációs hullámok felismerését. A LIGO és a Virgo együttműködések eddig hat megerősített gravitációs hullám eseményt erősítettek meg. Drs Thrane és Smith szerint évente akár 100 000 esemény fordulhat elő, amelyeket ezek az érzékelők egyszerűen nem képesek kezelni.
Ezek a hullámok hozzák létre a gravitációs hullám hátterét; és bár az egyes események túl finomak ahhoz, hogy észlelhetők legyenek, a kutatók évek óta próbálnak kidolgozni egy módszert az általános zaj detektálására. A halvány fekete lyukú jelek és az ismert események adatsorának számítógépes szimulációinak kombinációjára támaszkodva, Drs. Thrane és Smith állítása szerint éppen ezt tették.
Ebből a pár képes volt olyan jelet generálni a szimulált adatokban, amelyek szerintük a lágy fekete lyukú egyesülések bizonyítéka. A jövőre nézve Drs Thrane és Smith reméli, hogy új módszerét alkalmazza a valós adatokra, és optimista, ha eredményes lesz. A kutatók hozzáférést kapnak az új OzSTAR szuperszámítógéphez is, amelyet a múlt hónapban telepítettek a Swinburne Műszaki Egyetemen, hogy segítsék a tudósokat a gravitációs hullámoknak a LIGO-adatokban való keresésében.
Ez a számítógép különbözik a LIGO közösség által használt számítógépektől, beleértve a CalTech és a MIT szuperszámítógépeit. Ahelyett, hogy tradicionálisabb központi feldolgozó egységekre (CPU-kra) támaszkodna, az OzGrav grafikus processzor egységeket használ - amelyek néhány alkalmazásnál több százszor gyorsabbak lehetnek. Matthew Bailes professzor, az OzGRav szuperszámítógép igazgatója szerint:
"Ez 125 000-szer nagyobb, mint az első szuperszámítógép, amelyet 1998-ban építettem az intézménynél. A GPU-k kihasználásával az OzStar nagyszerű felfedezéseket tehet a gravitációs hullámú csillagászatban."
Különösen lenyűgöző volt a gravitációs hullámok vizsgálata, hogy hogyan haladt ilyen gyorsan. A 2015-ös első felismeréstől kezdve az Advanced LIGO és a Szűz tudósok hat különféle eseményt megerősítettek, és még sok más felfedezését várják el. Ráadásul az asztrofizikusok még felfedezik a gravitációs hullámok felhasználásának módját, hogy megismerjék az őket okozó csillagászati jelenségeket.
Mindezt a műszerezés fejlesztésével és az obszervatóriumok közötti fokozódó együttműködésnek köszönhetően tették lehetővé. Kifinomultabb módszerekkel, amelyek célja az archiválási adatok szétválasztása további jelek és háttérzaj elérése érdekében, sokkal többet megtudhatunk erről a titokzatos kozmikus erőről.
