Astronomer observerar regelbundet gravitationsvågor (GW) – krusningar i rum och tid – som orsakas av par av svarta hål som smälter samman till ett. Einsteins gravitationsteori förutspår att GW, som klämmer och sträcker utrymme när de passerar, kommer att permanent förvränga rymden, lämnar ett "minne" av vågen bakom sig. Dock, denna minneseffekt har ännu inte upptäckts, eftersom det skulle vara extremt litet, lämnar bara de minsta spåren.

Forskare från ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) vid Monash University har äntligen utvecklat en metod för att söka och detektera GW-minne. Leds av OzGrav Ph.D. student Moritz Huebner, den nyligen publicerade artikeln förklarar den knepiga erövringen av att söka efter minne genom att analysera data från många observationer. Huebner kommer att presentera dessa resultat vid Australian National Institute for Theoretical Astrophysics (ANITA) i Canberra torsdagen den 6 februari 2020.

De vetenskapliga modellerna förväntar sig att minnet lämnar ett extremt svagt spår på detektorerna som är mycket mindre än vågorna från själva kollisionen med det svarta hålet. Därför, data från många gravitationsvåghändelser måste kombineras. Att göra detta, teamet använde några av de mest exakta GW- och minnesmodellerna som utvecklats från studiet av sammanslagningar av svarta hål.

"Våra algoritmer kammar noggrant igenom data och mäter de exakta bevisen för existensen av GW-minne, sa Huebner.

För varje enskild observation, den här mödosamma metoden kan ta hundratals timmar på ett vanligt datorchip för att utforska alla möjligheter för hur en GW-signal kom till – detta fick forskarna att fokusera på att finjustera inställningen för att minska mängden datortimmar utan att kompromissa med sökningen. Än så länge, resultaten av sökningen som tillämpades på de första 10 svarta hålskollisioner som upptäckts av LIGO och Jungfrun mellan 2015 och 2017 har visat sig vara ofullständiga. LIGO och Jungfrun är ännu inte tillräckligt känsliga för att göra några uttalanden om GW-minne.

Så, kommer vi någonsin att kunna upptäcka minnet?

"Tack och lov, vi kan nu använda data från de första 10 svarthålskollisionerna och ha en bra uppfattning om hur många observerbara GW-händelser det kommer att finnas i framtiden. Vi kan också beräkna hur mycket minnesbevis som kan upptäckas i varje händelse, sa Huebner.

Under hela studien, forskarna upptäckte också att deras nya sökmetod måste ta data från cirka 2000 sammanslagningar av svarta hål för att upptäcka minne. Även om detta kan låta osannolikt, teamet räknar med att nå denna siffra i mitten av 2020-talet.

Plus, LIGO och Jungfrun uppgraderas kontinuerligt och har sett mer än 40 fusioner sedan april 2019, när den tredje observationskörningen startade. Med ytterligare tekniska framsteg och det japanska KAGRA-observatoriet som snart kommer online, teamet är övertygat om att de kommer att upptäcka flera binärer varje dag, vilket äntligen kommer att leda till avslöjande GW-minne.