צוות בינלאומי בראשות חוקרים מאוניברסיטת מינסוטה יש טכנולוגיית זיהוי גלי כבידה מתקדמת כדי לשלוח התראות תוך 30 שניות מרגע הזיהוי. מערכת הודעות מהירה זו מסייעת בחקר כוכבי נויטרונים וחורים שחורים, ויצירת יסודות כבדים.
מחקר חדש ישפר את זיהוי גלי הכבידה – אדוות במרחב ובזמן. מדענים מאוניברסיטת מינסוטה Twin Cities College למדעים והנדסה הובילו את המחקר יחד עם צוות בינלאומי.
מטרת המחקר היא לשלוח התראות לאסטרונומים ואסטרופיזיקאים תוך 30 שניות לאחר הגילוי, לעזור לשפר את ההבנה של כוכבי נויטרונים וחורים שחורים וכיצד נוצרים יסודות כבדים, כולל זהב ואורניום.
הממצאים פורסמו לאחרונה ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית של אמריקה (PNAS), כתב עת מדעי בעל ביקורת עמיתים בגישה פתוחה.
טכנולוגיית זיהוי גלי כבידה
גלי כבידה מקיימים אינטראקציה עם המרחב זמן על ידי דחיסתו בכיוון אחד תוך מתיחתו בכיוון הניצב. לכן גלאי גלי כבידה מתקדמים כיום הם בצורת L ומודדים את האורכים היחסיים של הלייזר באמצעות אינטרפרומטריה, שיטת מדידה הבוחנת את דפוסי ההפרעות המיוצרים בשילוב של שני מקורות אור. זיהוי גלי כבידה דורש מדידת אורך הלייזר למדידות מדויקות: שווה ערך למדידת המרחק לכוכב הקרוב ביותר, במרחק של כארבע שנות אור, עד לרוחב שערה אנושית.
הגרף מציג את משך הזמן שלוקח לחוקרים לשלוח התראה, בממוצע זמן ההתראה הוא מתחת ל-30 שניות. קרדיט: אנדרו טויבונן
שיפורים בזיהוי גלי כבידה
מחקר זה הוא חלק מה LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) Collaboration, רשת של אינטרפרומטרים של גלי כבידה ברחבי העולם.
במסע הסימולציה האחרון נעשה שימוש בנתונים מתקופות תצפית קודמות ונוספו אותות מדומים של גלי כבידה כדי להראות את הביצועים של שדרוגי התוכנה והציוד. התוכנה יכולה לזהות את צורת האותות, לעקוב אחר האופן שבו האות מתנהג, ולהעריך אילו מסות נכללות באירוע, כמו כוכבי נויטרונים או חורים שחורים. כוכבי ניוטרונים הם הכוכבים הקטנים והצפופים ביותר שידוע על קיומם והם נוצרים כאשר כוכבים מסיביים מתפוצצים בסופרנובות.
התראות בזמן אמת והתקדמות תצפית
ברגע שהתוכנה הזו מזהה אות של גל כבידה, היא שולחת התראות למנויים, הכוללים בדרך כלל אסטרונומים או אסטרופיזיקאים, כדי לתקשר היכן נמצא האות בשמים. עם השדרוגים בתקופת התצפית הזו, מדענים יכולים לשלוח התראות מהר יותר, מתחת ל-30 שניות, לאחר זיהוי גל כבידה.
"עם התוכנה הזו, אנחנו יכולים לזהות את גל הכבידה ממנו כוכב ניטרונים התנגשויות שבדרך כלל חלשות מכדי לראות, אלא אם כן אנחנו יודעים בדיוק היכן לחפש", אמר אנדרו טויבונן, דוקטור. סטודנט בבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה של אוניברסיטת מינסוטה ערים תאומות. "זיהוי גלי הכבידה תחילה יעזור לאתר את ההתנגשות ויעזור לאסטרונומים ואסטרופיזיקאים להשלים מחקר נוסף."
אסטרונומים ואסטרופיזיקאים יכולים להשתמש במידע זה כדי להבין כיצד מתנהגים כוכבי נויטרונים, לחקור תגובות גרעיניות בין כוכבי נויטרונים לחורים שחורים המתנגשים, וכיצד נוצרים יסודות כבדים, כולל זהב ואורניום.
זוהי ריצת התצפית הרביעית באמצעות מצפה הכבידה-גלי הלייזר (LIGO), והיא תצפה עד פברואר 2025. בין שלוש תקופות התצפית האחרונות, מדענים ביצעו שיפורים בזיהוי האותות. לאחר סיום ריצת התצפית הזו, החוקרים ימשיכו לבחון את הנתונים ולבצע שיפורים נוספים במטרה לשלוח התראות אפילו מהר יותר.
המאמר הרב-מוסדי כלל את מייקל קופלין, פרופסור עוזר לבית הספר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת מינסוטה בנוסף לטויבונן.
LIGO ממומן על ידי הקרן הלאומית למדע, ומופעל על ידי Caltech ו MIT. יותר מ-1,200 מדענים וכ-100 מוסדות מרחבי העולם משתתפים במאמץ באמצעות שיתוף הפעולה המדעי של LIGO.
