Các nhà thiên văn đã thực hiện 35 phát hiện mới về sóng hấp dẫn, hoặc gợn sóng trong không-thời gian, từ tháng 11 năm 2019 đến tháng 3 năm 2020. Các sóng vũ trụ được tạo ra phần lớn bởi các cặp lỗ đen hợp nhất, nhưng nhiều trong số chúng được sinh ra từ các vụ va chạm hiếm hoi giữa các ngôi sao dày đặc neutron và các lỗ đen.
Đó là một bước nhảy vọt vì chỉ có ba sóng hấp dẫn được phát hiện từ năm 2015 đến năm 2016. Điều này nâng số lượng sóng hấp dẫn đã biết được phát hiện lên 90 từ năm 2015 đến năm 2020.
Sóng hấp dẫn có thể giúp các nhà khoa học hiểu rõ hơn về vòng đời dữ dội của các ngôi sao và tại sao chúng biến thành lỗ đen hoặc sao neutron khi chết. Những gợn sóng trong không-thời gian này được Albert Einstein dự đoán lần đầu tiên vào năm 1916 như một phần trong thuyết tương đối rộng của ông.
Đồng tác giả nghiên cứu Susan Scott, giáo sư cấp cao tại Trung tâm Vật lý Thiên văn hấp dẫn của Đại học Quốc gia Úc, cho biết: bản tường trình.
Bà nói: “Đây thực sự là một kỷ nguyên mới của những khám phá về sóng hấp dẫn, và ngày càng có nhiều khám phá đang tiết lộ nhiều thông tin về sự sống và cái chết của các ngôi sao trong vũ trụ. “Nhìn vào khối lượng và sự quay của các lỗ đen trong các hệ thống nhị phân này cho thấy cách các hệ thống này được tổ chức với nhau ngay từ đầu.”
Scott nói rằng việc cải thiện độ nhạy của máy dò với sóng hấp dẫn đang giúp các nhà khoa học theo dõi chúng nhiều hơn trước đây. “Điều thực sự thú vị khác về việc không ngừng nâng cao độ nhạy của các thiết bị dò sóng hấp dẫn là việc này sau đó sẽ kích hoạt một loạt các nguồn sóng hấp dẫn hoàn toàn mới, một số trong số đó sẽ là điều không mong đợi.”
Các lỗ đen và sao neutron khác nhau
Danh mục sóng hấp dẫn mới này bao gồm các lỗ đen với mọi hình dạng và kích thước, cũng như những sự hợp nhất hiếm hoi của sao neutron và lỗ đen.
Các lỗ đen và sao neutron đều là kết quả của những ngôi sao sắp chết. Khi các ngôi sao chết đi, chúng có thể sụp đổ thành những lỗ đen hung hãn nuốt chửng mọi vật chất xung quanh chúng. Hoặc chúng có thể tạo thành một ngôi sao neutron, tàn tích cực kỳ dày đặc còn sót lại sau khi một ngôi sao phát nổ.
Hiện tại, ngôi sao neutron nặng nhất được biết đến có khối lượng gấp 2,5 lần khối lượng của mặt trời của chúng ta, trong khi lỗ đen nhẹ nhất có khối lượng gấp 5 lần khối lượng của mặt trời. Ở giữa là “khoảng cách khối lượng”. Cải tiến và tinh chỉnh các máy dò cũng giúp các nhà khoa học giải quyết khoảng cách khối lượng, hoặc xác định những gì nằm trong phạm vi đó.
Một trong những vụ va chạm trong chiến dịch quan sát mới nhất này, một lỗ đen siêu lớn có khối lượng gấp 33 lần mặt trời với một trong những sao neutron thấp nhất từng được tìm thấy, có khối lượng gấp khoảng 1,17 lần mặt trời của chúng ta.
Đồng tác giả nghiên cứu Christopher Berry, thành viên của LIGO Scientific Collaboration, cho biết: “Hiện tại chúng ta mới bắt đầu đánh giá cao sự đa dạng đáng kể của các lỗ đen và sao neutron. “Các kết quả mới nhất của chúng tôi chứng minh rằng chúng có nhiều kích cỡ và sự kết hợp. Chúng tôi đã giải quyết một số bí ẩn cũ nhưng cũng khám phá một số bí ẩn mới. Với những quan sát này, chúng tôi tiến gần hơn đến việc giải mã những bí ẩn về cách các ngôi sao – các khối cấu tạo của vũ trụ – tiến hóa. ”
Berry cũng là giảng viên tại Đại học Glasgow và là nhà nghiên cứu thỉnh giảng tại Trung tâm Khám phá và Nghiên cứu liên ngành của Đại học Northwestern trong Vật lý thiên văn, hay CIERA.
Dự án máy dò sóng hấp dẫn Kamioka ở Nhật Bản sẽ tham gia cùng LIGO và Virgo trong vòng quan sát tiếp theo dự kiến bắt đầu vào cuối năm 2022. Cho đến lúc đó, các nhà khoa học trên khắp thế giới sẽ nghiên cứu những quan sát mới nhất để tìm kiếm những tín hiệu thú vị có thể ẩn trong dữ liệu.
“Hóa ra là vũ trụ sóng hấp dẫn rất thú vị”, Maya Fischbach, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ của NASA tại CIERA và là thành viên của Tổ chức Hợp tác Khoa học LIGO cho biết trong một tuyên bố.
“Các máy dò được nâng cấp sẽ có thể nhận các tín hiệu yên tĩnh hơn, bao gồm các lỗ đen và sao neutron đã hợp nhất ở xa hơn, với các tín hiệu từ hàng tỷ năm trước. Tôi nóng lòng muốn tìm hiểu những gì ở đó.”
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”