La collaboration scientifique LIGO et la collaboration Virgo ont publié un catalogue des résultats de la première moitié de sa troisième campagne d'observation (O3a), et les scientifiques ont détecté plus de trois fois plus d'ondes gravitationnelles que les deux premiers essais combinés. Les ondes gravitationnelles ont été détectées pour la première fois en 2015 et sont des ondulations dans le temps et dans l'espace produites par la fusion de trous noirs et/ou d'étoiles à neutrons. Plusieurs chercheurs du Centre for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) du Rochester Institute of Technology ont été fortement impliqués dans l'analyse des ondes gravitationnelles et dans la compréhension de leur signification.

Le catalogue détaille 39 nouveaux événements d'ondes gravitationnelles détectés pendant O3a, portant le total à 50, et plusieurs des binaires nouvellement détectés ont des propriétés uniques qui élargissent notre compréhension de la formation des trous noirs binaires. O3a a découvert les trous noirs binaires les plus grands et les plus petits à ce jour, allant de 150 fois la taille de notre soleil à seulement 3 fois plus grande. O3a a également détecté le premier trou noir binaire formé en toute confiance à partir de trous noirs hautement asymétriques ainsi que plusieurs trous noirs binaires avec des propriétés de spin uniques.

Jacob Lange '18 MS (sciences et technologies astrophysiques), '20 Doctorat (sciences et technologies astrophysiques) a travaillé sur la partie estimation des paramètres de l'analyse, qui identifie les caractéristiques importantes de chaque événement d'onde gravitationnelle, y compris les masses des trous noirs ou des étoiles à neutrons impliqués, leur tour, distance de la Terre et position dans le ciel. Alors qu'il était doctorant. étudiant au RIT, il a aidé à développer des algorithmes d'estimation de paramètres plus rapides que les méthodes conventionnelles et utilisés pour de nombreux événements publiés dans le catalogue. Lange, qui est maintenant chercheur postdoctoral à l'Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics de l'Université Brown, a déclaré que les améliorations apportées aux capteurs et aux techniques d'estimation des paramètres ont donné des résultats de plus en plus uniques qui remettent en question notre compréhension de l'univers.

"Nous assistons à des événements beaucoup plus complexes où la nature nous montre vraiment son côté fascinant, " a déclaré Lange. "Nous pourrons apprendre une physique et une astrophysique beaucoup plus intéressantes à partir de ces détections. Plus nous construisons ce catalogue d'événements, plus nous pouvons commencer à faire des déclarations sur l'ensemble de la population."

Daniel Wysocki '18 MS (sciences et technologies astrophysiques), '20 Doctorat (sciences et technologies astrophysiques) ont travaillé sur l'analyse des propriétés de population des trous noirs après O3a. Wysocki, maintenant chercheur postdoctoral à l'Université du Wisconsin-Milwaukee, dit que nous obtenons une image plus claire de ce à quoi ressemblent les trous noirs typiques, combien existent, comment la population de trous noirs a changé au fur et à mesure de l'évolution de l'univers, et d'autres propriétés importantes.

"Ce catalogue représente une augmentation significative de la taille de l'échantillon par rapport à notre version précédente, " a déclaré Wysocki. "C'est comme un recensement qui fournit des données aux gens pour voir si leurs modèles physiques sont cohérents avec ce qui se passe dans l'univers. Cela a des implications pour la relativité générale, la physique des étoiles, et le comportement de la matière à des énergies qui ne sont pas possibles dans un laboratoire terrestre. En fin de compte, cela peut vraiment nous aider à changer notre compréhension des choses sur Terre. »

Avec des améliorations progressives à venir en ligne au cours des prochaines années, de nouveaux observatoires terrestres et spatiaux dans les prochaines décennies, et LIGO et Virgo se préparent pour le quatrième run d'observation, l'avenir est radieux pour l'astronomie des ondes gravitationnelles. Professeur agrégé Richard O'Shaughnessy, membre du CCRG et de la Collaboration Scientifique LIGO, dit encore plus de découvertes sont à l'horizon.

"Nous en avons appris plus sur ce que la nature permet, " a déclaré O'Shaughnessy. "Nous avons trouvé plus de gros trous noirs, frères et sœurs plus petits de l'événement massif décrit en été et nous avons trouvé, trop, que les grands trous noirs peuvent tourner rapidement. Cela brise certaines théories sur la façon dont de grands trous noirs pourraient se former. Nous voyons des suggestions très alléchantes selon lesquelles certains des trous noirs en fusion pourraient avoir des spins mal alignés avec l'orbite."

Spéculant sur la signification de ces observations, O'Shaughnessy a dit, « Il y a de nombreuses années, J'ai montré que le désalignement pouvait clairement identifier comment la fusion des trous noirs est apparue. Nous sommes un pas de plus vers la découverte d'une arme fumante."