Två nya troliga gravitationsvågor – krusningar i rymdtidens struktur orsakade av kataklysmiska kosmiska händelser och först förutspåddes av Albert Einstein för över 100 år sedan – har upptäckts av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) och Virgo-observatoriet i Italien i första veckorna efter att detektorerna uppdaterades. Källan till båda vågorna tros vara sammansmältningen av ett par svarta hål.

LIGO tillkännagav upptäckten av den första nya gravitationsvågen i sin första öppna offentliga varning någonsin den 8 april, och följde snabbt upp med ett andra tillkännagivande den 12 april. LIGO upptäckte den första gravitationsvågen någonsin i september 2015, och tillkännagav upptäckten i februari 2016. Ytterligare tio gravitationsvågor upptäcktes under de följande tre åren, men med uppdateringar till LIGO och Jungfrun, forskare förväntar sig att se så många som en per vecka, vilket hittills har visat sig vara sant.

Uppdateringar av LIGO och Jungfrun har tillsammans ökat dess känslighet med cirka 40 procent under den senaste körningen. Dessutom, med denna tredje observationskörning, LIGO och Jungfrun övergick till ett system där de varnar astronomisamhället nästan omedelbart om en potentiell gravitationsvågdetektering. Detta möjliggör elektromagnetiska teleskop (röntgen, UV, optisk, radio) för att söka efter och förhoppningsvis hitta en elektromagnetisk signal från samma källa, vilket kan vara nyckeln till att förstå dynamiken i händelsen.

Penn State-teamet av LIGO-forskare, ledd av Chad Hanna, docent i fysik och i astronomi och astrofysik, Frigiven tidig karriärprofessor, och Institute for CyberScience fakulteten co-hyra vid Penn State, spelat en avgörande roll.

"Penn State är en del av ett litet team av LIGO-forskare som analyserar data i nästan realtid, sa Cody Messick, en doktorand i fysik vid Penn State och medlem av LIGO-teamet. "Vi jämför hela tiden data med hundratusentals olika möjliga gravitationsvågor och laddar upp eventuella betydande kandidater till en databas så snart som möjligt. Även om det finns flera olika team som alla utför liknande analyser, analysen som kördes av Penn State-teamet laddade upp kandidaterna som offentliggjordes för båda dessa upptäckter."

Messick har ägnat de senaste nio månaderna åt att se till att uppladdade gravitationsvågkandidater innehåller information från alla detektorer som körs vid tidpunkten för en upptäckt, även om signalen är extremt tyst i en av dem. Detta hjälper till att lokalisera signalerna och har potential att minska det förutspådda området på himlen som signalen kom från med över en storleksordning. Alla offentliga LIGO-varningar kommer att innehålla en himmelskarta som visar den möjliga platsen för källan på himlen, tidpunkten för händelsen, och vilken typ av händelse det tros vara.

"Detta är nästan realtidsdetekteringar av gravitationsvågor producerade från två troliga svarta hål som kolliderar, sa Ryan Magee, en doktorand i fysik vid Penn State och medlem av LIGO-teamet. "Vi upptäckte den första signalen inom cirka 20 sekunder efter dess ankomst till jorden. Vi kan ställa in automatiska varningar för att få telefonsamtal och sms när en betydande kandidat identifieras. Jag trodde först att jag fick ett skräppostsamtal!"

Källan till båda gravitationsvågorna misstänks vara kompakta binära sammanslagningar - kollisionen av två massiva och otroligt täta kosmiska objekt i varandra. Kompakta binära sammanslagningar kan ske mellan två neutronstjärnor, två svarta hål, eller en neutronstjärna och ett svart hål. Var och en av dessa olika typer av sammanslagningar skapar gravitationsvågor med slående olika signaler, så att LIGO-teamet kan identifiera vilken typ av händelse som skapade gravitationsvågorna.

"Med uppdateringarna till LIGO, Jag förväntar mig att se fler signaler, " sa Magee. "Jag skulle verkligen vilja se en sammanslagning av neutronstjärna-svart hål, som inte har observerats ännu."

LIGO består av två massiva detektorer ca 3, 000 kilometer ifrån varandra, en i Livingston, Louisiana, och en i Hanford, Washington. Signalen från båda gravitationsvågorna upptäcktes vid båda observatorierna såväl som Virgo gravitationsvågsobservatoriet i Italien, och omedelbart offentliggjordes.

"Detta är den första LIGO-observationen som offentliggjordes direkt på ett automatiserat sätt, sa Surabhi Sachdev, Eberly postdoktoral forskare i fysik vid Penn State och medlem av LIGO-teamet. "Detta är den nya LIGO-policyn som börjar med denna observationskörning. Händelser offentliggörs direkt automatiskt. Efter mänsklig granskning, en bekräftelse eller återkallelse utfärdas inom några timmar."

Förutom Hanna, Messick, Magee och Sachdev, LIGO-teamet som arbetar med dessa upptäckter i Penn State inkluderar Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh och Rachael Huxford.