LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration släppte en katalog med resultat från den första hälften av sin tredje observationskörning (O3a), och forskare har upptäckt mer än tre gånger så många gravitationsvågor än de två första körningarna tillsammans. Gravitationsvågor upptäcktes först 2015 och är krusningar i tid och rum som produceras av sammanslagna svarta hål och/eller neutronstjärnor. Flera forskare från Rochester Institute of Technologys Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) var starkt involverade i att analysera gravitationsvågorna och förstå deras betydelse.

Katalogen beskriver 39 nya gravitationsvåghändelser som upptäckts under O3a, vilket gör det till 50 och flera av de nyupptäckta binärerna har unika egenskaper som utökar vår förståelse för bildandet av binära svarta hål. O3a avslöjade de största och minsta binära svarta hålen hittills, allt från 150 gånger vår sols storlek till bara 3 gånger större. O3a upptäckte också det första binära svarta hålet skapat av mycket asymmetriska svarta hål såväl som flera binära svarta hål med unika spinnegenskaper.

Jacob Lange '18 MS (astrofysiska vetenskaper och teknik), '20 Ph.D. (astrofysiska vetenskaper och teknik) arbetade med parameteruppskattningsdelen av analysen, som identifierar viktiga egenskaper för varje gravitationsvåghändelse, inklusive massan av de inblandade svarta hålen eller neutronstjärnorna, deras snurr, avstånd från jorden och position på himlen. Medan han var Ph.D. student vid RIT, han hjälpte till att utveckla parameteruppskattningsalgoritmer som var snabbare än konventionella metoder och användes för många av händelserna som släpptes i katalogen. Lange, som nu är postdoktor vid Brown University's Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics, sa att förbättringar av sensorerna och parameteruppskattningsteknikerna har gett allt mer unika fynd som utmanar vår förståelse av universum.

"Vi ser mycket mer komplexa händelser där naturen verkligen visar oss sin fascinerande sida, ", sa Lange. "Vi kommer att kunna lära oss mycket mer intressant fysik och astrofysik från dessa upptäckter. Ju mer vi bygger upp denna katalog över evenemang, desto mer kan vi börja göra uttalanden om den totala befolkningen."

Daniel Wysocki '18 MS (astrofysiska vetenskaper och teknik), '20 Ph.D. (astrofysiska vetenskaper och teknik) arbetade med att analysera populationsegenskaperna hos svarta hål efter O3a. Wysocki, nu postdoktor vid University of Wisconsin-Milwaukee, sa att vi får en tydligare bild av hur typiska svarta hål ser ut, hur många finns det, hur befolkningen av svarta hål har förändrats i takt med att universum utvecklats, och andra viktiga egenskaper.

"Denna katalog representerar en betydande ökning av provstorleken från vår tidigare utgåva, ", sa Wysocki. "Det är som en folkräkning som tillhandahåller data för människor att se om deras fysiska modeller stämmer överens med vad som händer i universum. Detta har konsekvenser för allmän relativitet, stjärnornas fysik, och materiens beteende vid energier som inte är möjliga i ett jordbundet laboratorium. På linjen som verkligen kan hjälpa oss att förändra vår förståelse av saker på jorden."

Med inkrementella förbättringar som kommer online under de kommande åren, nya mark- och rymdobservatorier under de kommande decennierna, och LIGO och Jungfrun förbereder sig för den fjärde observationskörningen, framtiden är ljus för gravitationsvågastronomi. Docent Richard O'Shaughnessy, medlem av CCRG och LIGO Scientific Collaboration, sade att ännu fler upptäckter är i horisonten.

"Vi har lärt oss mer om vad naturen tillåter, " sa O'Shaughnessy. "Vi hittade fler stora svarta hål, mindre syskon till den massiva händelsen som beskrevs under sommaren och vi hittade, för, att stora svarta hål kan snurra snabbt. Det bryter mot vissa teorier om hur stora svarta hål kan bildas. Vi ser mycket lockande förslag på att några av de sammanslagna svarta hålen kan ha snurr som är felinriktade med omloppsbanan."

Spekulerar om betydelsen av dessa observationer, O'Shaughnessy sa, "Många år sedan, Jag visade att snedställning tydligt kunde identifiera hur sammanslagna svarta hål kom till. Vi är ett steg närmare att hitta en rykande pistol."