I februari 2016 gjorde forskare vid Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) historia genom att tillkännage den första upptäckten av gravitationsvågor (GWs). Dessa krusningar i universums tyg, som orsakas av sammanslagningar av svarta hål eller vita dvärgar som kolliderar, förutsagdes först av Einsteins teorin om allmän relativitet för ungefär ett sekel sedan.
För ungefär ett år sedan togs LIGOs två anläggningar offline så att dess detektorer kunde genomgå en serie hårdvaruuppgraderingar. Med dessa uppgraderingar nu avslutade meddelade LIGO nyligen att observatoriet kommer att gå tillbaka online den 1 april. Vid den tidpunkten förväntar sig forskarna att den ökade känsligheten kommer att möjliggöra "nästan dagliga" upptäckter.
Hittills har totalt 11 gravitationsvåghändelser upptäckts under cirka tre och ett halvt år. Tio av dessa var resultatet av sammanslagningar av svart hål medan den återstående signalen orsakades av ett par neutronstjärnor som kolliderade (en kilonovahändelse). Genom att studera dessa händelser och andra som dem har forskare effektivt börjat med en ny era av astronomi.
Och med LIGO-uppgraderingarna nu avslutade hoppas forskarna att fördubbla antalet händelser som har upptäckts under det kommande året. Sade Gabriela González, professor i fysik och astronomi vid Louisiana State University som tillbringade år på jakt efter GW:
”Galileo uppfann teleskopet eller använde teleskopet för första gången för att göra astronomi för 400 år sedan. Och idag bygger vi fortfarande bättre teleskop. Jag tror att detta decennium har varit början på gravitationsvågastronomi. Så detta kommer att fortsätta göra framsteg, med bättre detektorer, med olika detektorer, med fler detektorer. "
De två LIGO-detektorerna ligger i Hanfrod, Washington och Livingston, Louisiana, och består av två betongrör som är sammanfogade vid basen (bildar en jätte L-form) och sträcker sig vinkelrätt mot varandra i cirka 3,2 km (2 mi). Inuti rörledningarna används två kraftfulla laserstrålar som kastas ut från en serie speglar för att mäta längden på varje arm med extrem precision.
När gravitationsvågor passerar genom detektorerna snedvrider de utrymmet och får längden att ändras med minsta avstånd (dvs. på den subatomära nivån). Enligt Joseph Giaime, chef för LIGO-observatoriet i Livingston, Louisiana, inkluderar de senaste uppgraderingarna optik som kommer att öka laserkraften och minska ”buller” i sina mätningar.
Under resten av året kommer forskning om gravitationella vågor också att förstärkas av det faktum att en tredje detektor (Virgo Interferometer i Italien) också kommer att göra observationer. Under LIGO: s sista observationsperiod, som varade från november 2016 till augusti 2017, var Virgo bara operationell och kunde erbjuda stöd till slutet av det.
Dessutom förväntas Japans KAGRA-observatorium gå online online inom en snar framtid, vilket möjliggör ett ännu mer robust detekteringsnätverk. I slutändan, med att ha flera observatorier åtskilda med stora avstånd runt om i världen, möjliggör inte bara en större grad av bekräftelse, utan också hjälper till att begränsa de möjliga platserna för GW-källor.
För nästa observationskörning kommer GW-astronomer också att ha fördelen med ett offentligt varningssystem - som har blivit ett regelbundet inslag i modern astronomi. I grund och botten, när LIGO upptäcker en GW-händelse, kommer teamet att skicka ut en varning så att observatorier runt om i världen kan rikta sina teleskop mot källan - i händelse att händelsen skapar observerbara fenomen.
Detta var verkligen fallet med kilnovahändelsen som ägde rum 2017 (även känd som GW170817). Efter att de två neutronstjärnorna som producerade GW: erna kolliderade, resulterade en ljus efterglöd som faktiskt blev ljusare med tiden. Kollisionen ledde också till frisläppandet av supersnabba materialstråler och bildandet av ett svart hål.
Enligt Nergis Mavalvala, en gravitationsvågforskare vid MIT, har observerbara fenomen som är relaterade till GW-händelser varit en sällsynt behandling hittills. Dessutom finns det alltid chansen att något helt oväntat kommer att upptäckas som kommer att lämna forskare förvirrade och förvånade:
"Vi har bara sett denna handfull svarta hål av alla möjliga som finns där ute. Det finns många, många frågor som vi fortfarande inte vet hur vi ska svara ... Det är så upptäckten händer. Du sätter på ett nytt instrument, du pekar det ut mot himlen och du ser något som du inte hade någon aning om att existerade. ”
Gravitationsvågforskning är bara en av flera revolutioner som äger rum i astronomin idag. Och ungefär som de andra forskningsområdena (som exoplanetstudier och observationer av det tidiga universum), kan det dra nytta av införandet av både förbättrade instrument och metoder under de kommande åren.
