एक अद्वितीय (अब तक) गुरुत्वाकर्षण तरंग संकेत
गुरुत्वाकर्षण-लहर अनुसंधान समुदाय की उम्मीदें पूरी हो गई हैं: गुरुत्वाकर्षण-लहर की खोज अब उनके दैनिक कार्य का हिस्सा हैं, जैसा कि उन्होंने पिछले अवलोकन में पहचान की है,ओ 3, सप्ताह में एक बार नए गुरुत्वाकर्षण-लहर उम्मीदवार। लेकिन अब, शोधकर्ताओं ने पहले देखे गए किसी भी के विपरीत एक उल्लेखनीय संकेत प्रकाशित किया है:GW190412एक द्विआधारी ब्लैक होल विलय का पहला अवलोकन है जहां दो ब्लैक होल में हमारे सूर्य के लगभग 8 और 30 गुना के अलग-अलग द्रव्यमान हैं। इसने न केवल प्रणाली के खगोलभौतिकीय गुणों के अधिक सटीक माप की अनुमति दी है, बल्कि इसने को भी सक्षम किया हैLIGOतथाकन्यावैज्ञानिकों ने अभी तक की एक अप्रमाणित भविष्यवाणी को सत्यापित करने के लिएआइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत.
फ्रैंक ओहमेमैक्स प्लैंक में एक स्वतंत्र शोध समूह के नेता हैं जिन्हें कहा जाता हैद्विआधारी विलय अवलोकन और संख्यात्मक सापेक्षता. उन्होंने टिप्पणी की:
पहली बार हमने GW190412 में संगीत वाद्ययंत्रों के ओवरटोन के समान एक उच्च हार्मोनिक के अचूक गुरुत्वाकर्षण-लहर को 'सुना' है। GW190412 जैसे असमान द्रव्यमान वाले सिस्टम में - इस प्रकार का हमारा पहला अवलोकन - गुरुत्वाकर्षण-तरंग संकेत में ये ओवरटोन हमारे सामान्य अवलोकनों की तुलना में बहुत अधिक हैं। यही कारण है कि हम उन्हें पहले नहीं सुन सके, लेकिन GW190412 में, हम अंततः सुन सकते हैं।
यह अवलोकन एक बार फिर आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत की पुष्टि करता है, जो इन उच्च हार्मोनिक्स के अस्तित्व की भविष्यवाणी करता है, यानी गुरुत्वाकर्षण तरंगें अब तक देखी गई मौलिक आवृत्ति से दो या तीन गुना अधिक हैं।रॉबर्टो कोटेस्टाएक पीएच.डी. है में छात्रखगोलभौतिकीय और ब्रह्माण्ड संबंधी सापेक्षतापॉट्सडैम में AEI में डिवीजन। उसने कहा:
GW190412 के केंद्र में स्थित ब्लैक होल का द्रव्यमान हमारे सूर्य के द्रव्यमान का क्रमशः 8 और 30 गुना है। यह पहला बाइनरी ब्लैक-होल सिस्टम है जिसे हमने देखा है जिसके लिए दो ब्लैक होल के द्रव्यमान के बीच का अंतर इतना बड़ा है!
इस बड़े द्रव्यमान अंतर का मतलब है कि हम सिस्टम के कई गुणों को अधिक सटीक रूप से माप सकते हैं: इसकी हमसे दूरी, जिस कोण से हम इसे देखते हैं, और कितनी तेजी से भारी ब्लैक होल अपनी धुरी के चारों ओर घूमता है।
GW190412 को LIGO डिटेक्टरों और कन्या डिटेक्टर दोनों द्वारा 12 अप्रैल, 2019 को डिटेक्टरों के दौरान जल्दी देखा गया था।तीसरा ऑब्जर्वेशन रन O3. विश्लेषण से पता चलता है कि विलय 1.9 से 2.9 बिलियन . की दूरी पर हुआप्रकाश वर्षपृथ्वी से। नई असमान द्रव्यमान प्रणाली एक अनूठी खोज है क्योंकि LIGO और कन्या डिटेक्टरों द्वारा पहले देखे गए सभी बायनेरिज़ में लगभग दो समान द्रव्यमान शामिल थे।
असमान द्रव्यमान खुद को देखे गए गुरुत्वाकर्षण-लहर संकेत पर छापते हैं, जो बदले में वैज्ञानिकों को सिस्टम के कुछ खगोलीय गुणों को अधिक सटीक रूप से मापने की अनुमति देता है। उच्च हार्मोनिक्स की उपस्थिति सिस्टम की दूरी और उसके कक्षीय तल को देखने वाले कोण के बीच एक अस्पष्टता को तोड़ना संभव बनाती है; इसलिए इन गुणों को उच्च हार्मोनिक्स के बिना समान-द्रव्यमान प्रणालियों की तुलना में उच्च परिशुद्धता के साथ मापा जा सकता है।एलेसेंड्रा बुओनानोके निदेशक हैंखगोलभौतिकीय और ब्रह्माण्ड संबंधी सापेक्षतापॉट्सडैम में AEI में डिवीजन। उसने कहा:
[अवलोकन रन] O1 और O2 के दौरान, हमने तारकीय-द्रव्यमान वाले ब्लैक होल से बनी बाइनरी आबादी के हिमखंड के सिरे को देखा है। बेहतर संवेदनशीलता के लिए धन्यवाद, GW190412 ने हमें एक अधिक विविध, जलमग्न आबादी को प्रकट करना शुरू कर दिया है, जिसकी विशेषता हैद्रव्यमान विषमता4 जितना बड़ा और ब्लैक होल सामान्य सापेक्षता द्वारा अनुमत संभावित अधिकतम मूल्य के लगभग 40% पर घूमते हैं।
AEI शोधकर्ताओं ने GW190412 का पता लगाने और उनका विश्लेषण करने में योगदान दिया। उन्होंने ब्लैक होल को समेटने से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सटीक मॉडल प्रदान किए हैं, जिसमें पहली बार, ब्लैक-होल्स के स्पिन और प्रीसेशन दोनों शामिल हैं।बहुध्रुवप्रमुख से परे क्षणquadrupole. तरंग में अंकित वे विशेषताएं [गुरुत्वाकर्षण तरंगों के अवलोकन में देखा गया तरंग जैसा पैटर्न] स्रोत के गुणों के बारे में अनूठी जानकारी निकालने और सामान्य सापेक्षता के परीक्षण करने के लिए महत्वपूर्ण थे। उच्च प्रदर्शनकंप्यूटर क्लस्टर सरस्वतीतथाहाइपेटियाAEI पॉट्सडैम में औरहोलोडेकएईआई हनोवर ने सिग्नल के विश्लेषण में महत्वपूर्ण योगदान दिया।
पॉट्सडैम-गोलम में एईआई में उच्च प्रदर्शन वाला कंप्यूटर क्लस्टर मिनर्वा। छवि के माध्यम सेएईआई/ स्कूल के साथ आर्मिन।
आइंस्टीन के सिद्धांत का परीक्षण
एलआईजीओ/कन्या वैज्ञानिकों ने आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत की भविष्यवाणी से संकेतों के विचलन को देखने के लिए GW190412 का भी उपयोग किया। भले ही संकेत में अब तक पाए गए अन्य सभी के विपरीत गुण हैं, शोधकर्ताओं को सामान्य-सापेक्ष भविष्यवाणियों से कोई महत्वपूर्ण प्रस्थान नहीं मिला।
निचोड़ा हुआ प्रकाश का उपयोग कर डिटेक्टरों का एक बेहतर अंतरराष्ट्रीय नेटवर्क
यह खोज अंतरराष्ट्रीय गुरुत्वाकर्षण-तरंग डिटेक्टर नेटवर्क के तीसरे अवलोकन रन (O3) से रिपोर्ट की गई दूसरी रिपोर्ट है। तीन बड़े डिटेक्टरों के वैज्ञानिकों ने उपकरणों में कई तकनीकी उन्नयन किए हैं।कार्स्टन डैन्ज़मान, एईआई हनोवर के निदेशक और लीबनिज़ विश्वविद्यालय हनोवर में गुरुत्वाकर्षण भौतिकी संस्थान के निदेशक ने कहा:
[ऑब्जर्विंग रन] O3 के दौरान, LIGO और कन्या की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए स्क्वीज्ड लाइट का उपयोग किया गया था। ध्यान से ट्यूनिंग की यह तकनीकक्वांटम-यांत्रिक गुणजर्मन-ब्रिटिश डिटेक्टर GEO600 में लेजर लाइट का बीड़ा उठाया गया था ...
2 हो गया, 54 टू-डू लिस्ट में
डिटेक्टर नेटवर्क ने रन O3 (1 अप्रैल, 2019 से 27 मार्च, 2020 तक, अक्टूबर 2019 में अपग्रेड और कमीशनिंग के लिए रुकावट के साथ) में 56 संभावित गुरुत्वाकर्षण-लहर घटनाओं (उम्मीदवारों) के लिए अलर्ट जारी किया है। इन 56 में से, एक अन्य पुष्टि संकेत, GW190425, पहले ही प्रकाशित हो चुका है। एलआईजीओ और कन्या वैज्ञानिक शेष सभी 54 उम्मीदवारों की जांच कर रहे हैं और उन सभी को प्रकाशित करेंगे जिनके लिए विस्तृत अनुवर्ती विश्लेषण उनके ज्योतिषीय मूल की पुष्टि करते हैं।
GW190412 के अवलोकन का अर्थ है कि समान प्रणालियाँ शायद उतनी दुर्लभ नहीं हैं जितनी कि कुछ मॉडलों द्वारा भविष्यवाणी की गई थी। इसलिए, भविष्य में अतिरिक्त गुरुत्वाकर्षण-लहर टिप्पणियों और बढ़ती घटना कैटलॉग के साथ, इस तरह के और अधिक संकेतों की उम्मीद की जा सकती है। उनमें से प्रत्येक खगोलविदों को यह समझने में मदद कर सकता है कि ब्लैक होल और उनके बाइनरी सिस्टम कैसे बनते हैं, और अंतरिक्ष-समय के मौलिक भौतिकी पर नई रोशनी डालते हैं।
हाल ही में खोजे गए बाइनरी ब्लैक होल विलय की कलाकार की अवधारणा, जहां 2 ब्लैक होल में अलग-अलग द्रव्यमान हैं। एक में हमारे सूर्य का द्रव्यमान लगभग 8 गुना और दूसरे का लगभग 30 गुना है। एन. फिशर, एच. फ़िफ़र, ए. बुओनानो (ग्रेविटेशनल फ़िज़िक्स के लिए मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट) के माध्यम से छवि, एक्सट्रीम स्पेसटाइम्स प्रोजेक्ट का अनुकरण।
निचला रेखा: एलआईजीओ और कन्या डिटेक्टरों ने अब बाइनरी ब्लैक होल विलय से पहली गुरुत्वाकर्षण तरंगों को पकड़ लिया है जहां ब्लैक होल द्रव्यमान असमान हैं।