Gravitationsvågastronomi har varit en av de hetaste nya typerna av astronomi ända sedan LIGO-konsortiet officiellt upptäckte den första gravitationsvågen (GW) redan 2016. Astronomer var entusiastiska över antalet nya frågor som kunde besvaras med denna avkänningsteknik som hade aldrig övervägts tidigare.
Men en stor del av nyansen av GW som LIGO och andra detektorer har hittat i de 90 gravitationsvågkandidater de har hittat sedan 2016 är förlorade.
Forskare har svårt att avgöra vilken galax en gravitationsvåg kommer ifrån. Men nu har ett nytt dokument från forskare i Nederländerna en strategi och utvecklat några simuleringar som kan hjälpa till att begränsa sökandet efter födelseplatsen för GW. För att göra det använder de en annan älskling av astronomer överallt – gravitationslinser.
Viktigt är att GW tros orsakas av sammanslagna svarta hål. Dessa katastrofala händelser förvränger bokstavligen rum-tiden till den punkt där deras sammanslagning orsakar krusningar i gravitationen själv. Men dessa signaler är utomordentligt svaga när de når oss – och de kommer ofta på miljarder ljusår bort.
Detektorer som LIGO är uttryckligen utformade för att söka efter dessa signaler, men det är fortfarande svårt att få ett starkt signal-brusförhållande. Därför är de inte heller särskilt bra på att beskriva var en viss GW-signal kommer ifrån. De kan generellt säga:"Det kom från den där himlen där borta", men eftersom "den där himlen" kan innehålla miljarder galaxer, gör det inte mycket för att begränsa det.
Men astronomer tappar mycket sammanhang angående vad en GW kan berätta om sin ursprungsgalax om de inte vet vilken galax den kom ifrån. Det är där gravitationslinser kommer in.
Gravitationslinser är ett fysiskt fenomen där signalen (i de flesta fall ljus) som kommer från ett mycket långt borta föremål förvrängs av massan av ett föremål som ligger mellan det ytterligare föremålet och oss här på jorden. De är ansvariga för att skapa "Einstein Rings", några av de mest spektakulära astronomiska bilderna.
Ljus är dock inte det enda som kan påverkas av massa - gravitationsvågor kan också. Därför är det åtminstone möjligt att gravitationsvågor själva kan förvrängas av massan av ett föremål mellan den och jorden. Om astronomer kan upptäcka den skevheten kan de också se vilken specifik galax i ett område på himlen GW-tecknet kommer från.
När astronomer kan spåra den exakta galaxen och skapa en gravitationsvåg, är himlen (inte) gränsen. De kan begränsa alla möjliga egenskaper, inte bara för den våggenererande galaxen själv utan också för galaxen framför den, vilket skapar linsen. Men exakt hur ska astronomer gå till väga för att utföra detta arbete?
Det är fokus för den nya uppsatsen från Ewoud Wempe, en Ph.D. student vid universitetet i Groningen, och deras medförfattare. Tidningen, publicerad i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , beskriver flera simuleringar som försöker begränsa ursprunget till en gravitationsvåg med linser. I synnerhet använder de en teknik som liknar trianguleringen som mobiltelefoner använder för att avgöra exakt var de befinner sig i förhållande till GPS-satelliter.
Att använda denna teknik kan visa sig fruktbart i framtiden, eftersom författarna tror att det finns så många som 215 000 potentiella GW-objektivkandidater som skulle kunna detekteras i datamängder från nästa generations GW-detektorer. Medan de fortfarande kommer online, fortsätter de teoretiska och modellerande världarna att arbeta hårt för att försöka ta reda på vilken typ av data som kan förväntas för olika fysiska verkligheter av denna nyaste typ av astronomiska observationer.
Mer information: Ewoud Wempe et al, om upptäckt och exakt lokalisering av sammanslagna svarta hålshändelser genom stark gravitationslins, Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society (2024). DOI:10.1093/mnras/stae1023
Journalinformation: Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society
Tillhandahålls av Universe Today
