Konstnärens intryck av två svarta hål som smälter samman. Kredit:SXS
Ett internationellt team av forskare har upptäckt krusningar i rum och tid, känd som gravitationsvågor, från den största kända svarthålskollisionen som bildade ett nytt svart hål cirka 80 gånger större än solen – och från ytterligare tre svarthålssammanslagningar.
Australian National University (ANU) spelar en huvudroll i Australiens engagemang i gravitationsvågens upptäckt genom ett partnerskap i Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO), som är baserat i USA.
Professor Susan Scott, som är ledare för General Relativity Theory and Data Analysis Group vid ANU, sade att teamet upptäckte de fyra kollisionerna genom att analysera data från Advanced LIGOs första två observationskörningar.
Forskare upptäckte händelsen som bildade det största kända svarta hålet från en sammanslagning av ett binärt system av två svarta hål den 29 juli 2017. Händelsen inträffade omkring nio miljarder ljusår bort.
"Det här evenemanget hade också svarta hål som snurrade snabbast av alla sammanslagningar hittills. Det är också den överlägset mest avlägsna sammanslagningen som observerats, " sa professor Scott.
De tre andra svarthålskollisionerna upptäcktes mellan 9 och 23 augusti 2017, var mellan tre och sex miljarder ljusår bort och varierade i storlek för de resulterande svarta hålen från 56 till 66 gånger större än vår sol.
"De här var från fyra olika binära svarta hålssystem som slog ihop och strålade ut starka gravitationsvågor ut i rymden, sa professor Scott, som kommer från ANU Research School of Physics and Engineering och är chefsutredare vid Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav), som finansieras av Australian Research Council (ARC).
"Dessa upptäckter av svarta hålskollisioner förbättrar avsevärt vår förståelse av hur många binära svarta hålssystem det finns i universum, såväl som omfattningen av deras massor och hur snabbt de svarta hålen snurrar under en sammanslagning."
Forskarna planerar att kontinuerligt förbättra gravitationsvågsdetektorerna så att de kan upptäcka katastrofala händelser mycket längre ut i rymden, en dag i hopp om att nå tillbaka till tidernas begynnelse precis efter Big Bang, vilket inte kan göras med ljus.
Efter att de första observationskörningarna avslutats, forskare omkalibrerade och rengjorde de insamlade data.
"Detta ökade känsligheten hos detektornätverket vilket gjorde att våra sökningar kunde upptäcka fler källor, " sa professor Scott.
Grafik som visar massorna av nyligen tillkännagivna gravitationsvågsdetektioner och svarta hål och neutronstjärnor. Kredit:LIGO-Virgo / Frank Elavsky / Northwestern
"Vi har också införlivat förbättrade modeller av de förväntade signalerna i våra sökningar."
Sedan den andra observationskörningen avslutades i augusti 2017, Forskare har uppgraderat gravitationsvågsdetektorerna LIGO och Virgo för att göra dem känsligare.
"Detta betyder under den kommande tredje observationskörningen, börjar i början av nästa år, vi kommer att kunna upptäcka händelser längre ut i rymden, vilket innebär fler upptäckter och potentiellt gravitationsvågor från nya och ändå okända källor i universum, " sa professor Scott.
Det internationella forskarteamet har upptäckt gravitationsvågor från 10 olika svarthålssammanslagningar och en kollision med en neutronstjärna under de senaste tre åren. Neutronstjärnor är de tätaste stjärnorna i universum, med en diameter på upp till cirka 20 kilometer.
Professor Scotts forskargrupp designar också ett nytt projekt för att göra det möjligt för dem att upptäcka gravitationsvågor som kommer från en kortlivad neutronstjärna som härrör från en sammanslagning av neutronstjärnor.
Konstnärens intryck av sammanslagna neutronstjärnor. Kredit:Carl Knox, OzGrav
Dr Karl Wette, en postdoktor i gruppen vid ANU och en medlem av OzGrav, sa forskare var inte säkra på vad som bildades från neutron-stjärnans sammanslagning som upptäcktes i augusti förra året.
"Det kan ha varit en neutronstjärna som kollapsade till ett svart hål efter en tid eller omedelbart förvandlades till ett svart hål, " han sa.
"Vårt nya projekt kommer att bidra till att ge kritisk information om vad vi får från sammanslagningen av två neutronstjärnor."
Professor Scott kommer att presentera de nya resultaten vid Australian Institute of Physics Congress i Perth senare denna månad.
Resultaten av upptäckterna kommer att publiceras i Fysisk granskning X .
