Due nuove probabili onde gravitazionali - increspature nel tessuto dello spaziotempo causate da eventi cosmici catastrofici e predette per la prima volta da Albert Einstein oltre 100 anni fa - sono state rilevate dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e dall'osservatorio Virgo in Italia nel prime settimane dopo l'aggiornamento dei rilevatori. Si ritiene che la fonte di entrambe le onde sia la fusione di una coppia di buchi neri.

LIGO ha annunciato la scoperta della prima nuova onda gravitazionale nella sua prima allerta pubblica aperta l'8 aprile. e ha rapidamente seguito con un secondo annuncio il 12 aprile. LIGO ha rilevato la prima onda gravitazionale nel settembre 2015, e ha annunciato la scoperta nel febbraio 2016. Altre dieci onde gravitazionali sono state rilevate nei successivi tre anni, ma con gli aggiornamenti a LIGO e Virgo, gli scienziati si aspettano di vederne fino a uno a settimana, che finora si è dimostrato vero.

Gli aggiornamenti a LIGO e Virgo si sono combinati per aumentare la sua sensibilità di circa il 40% rispetto alla sua ultima esecuzione. Inoltre, con questo terzo giro di osservazione, LIGO e Virgo sono passati a un sistema in cui avvisano quasi immediatamente la comunità astronomica di un potenziale rilevamento di onde gravitazionali. Ciò consente ai telescopi elettromagnetici (raggi X, UV, ottico, radio) per cercare e, auspicabilmente, trovare un segnale elettromagnetico dalla stessa sorgente, che può essere la chiave per comprendere la dinamica dell'evento.

Il team Penn State di scienziati LIGO, guidato da Chad Hanna, professore associato di fisica e di astronomia e astrofisica, Professore a inizio carriera liberato, e Institute for CyberScience co-assunzione di docenti presso Penn State, svolto un ruolo critico.

"Penn State fa parte di un piccolo team di scienziati LIGO che analizza i dati quasi in tempo reale, " disse Cody Messick, uno studente laureato in fisica alla Penn State e membro del team LIGO. "Confrontiamo costantemente i dati con centinaia di migliaia di diverse possibili onde gravitazionali e carichiamo qualsiasi candidato significativo in un database il prima possibile. Sebbene ci siano diversi team che eseguono analisi simili, l'analisi condotta dal team di Penn State ha caricato i candidati che sono stati resi pubblici per entrambi questi rilevamenti".

Messick ha trascorso gli ultimi nove mesi a lavorare per garantire che le onde gravitazionali candidate caricate contengano informazioni da tutti i rilevatori in funzione al momento di un rilevamento, anche se il segnale è estremamente basso in uno di essi. Questo aiuta a localizzare i segnali e ha il potenziale per ridurre l'area prevista nel cielo da cui proviene il segnale di oltre un ordine di grandezza. Tutti gli avvisi pubblici di LIGO includeranno una mappa del cielo che mostra la possibile posizione della sorgente nel cielo, l'ora dell'evento, e che tipo di evento si crede di essere.

"Questi sono rilevamenti quasi in tempo reale di onde gravitazionali prodotte da due probabili buchi neri che si scontrano, "ha detto Ryan Magee, uno studente laureato in fisica alla Penn State e membro del team LIGO. "Abbiamo rilevato il primo segnale entro circa 20 secondi dal suo arrivo sulla terra. Possiamo impostare avvisi automatici per ricevere telefonate e messaggi quando viene identificato un candidato significativo. All'inizio pensavo di ricevere una telefonata spam!"

Si sospetta che la sorgente di entrambe le onde gravitazionali siano fusioni binarie compatte, la collisione di due oggetti cosmici massicci e incredibilmente densi l'uno nell'altro. Le fusioni binarie compatte possono verificarsi tra due stelle di neutroni, due buchi neri, o una stella di neutroni e un buco nero. Ognuno di questi diversi tipi di fusioni crea onde gravitazionali con segnali sorprendentemente diversi, così il team di LIGO può identificare il tipo di evento che ha creato le onde gravitazionali.

"Con gli aggiornamenti di LIGO, Mi aspetto di vedere più segnali, " disse Magee. "Mi piacerebbe davvero vedere una fusione di stelle di neutroni-buco nero, che non è stato ancora osservato."

LIGO è composto da due rivelatori massicci di circa 3, 000 chilometri di distanza, uno a Livingston, Louisiana, e uno ad Hanford, Washington. Il segnale di entrambe le onde gravitazionali è stato rilevato in entrambi gli osservatori e nell'osservatorio di onde gravitazionali Virgo in Italia, e subito reso pubblico.

"Questa è la prima osservazione di LIGO che è stata resa pubblica subito in modo automatizzato, " disse Surabhi Sachdev, Eberly Postdoctoral Research Fellow in fisica presso la Penn State e membro del team LIGO. "Questa è la nuova politica di LIGO che inizia con questa corsa di osservazione. Gli eventi vengono immediatamente resi pubblici automaticamente. Dopo il controllo umano, una conferma o una ritrattazione viene emessa entro poche ore."

Oltre ad Anna, meschino, Magee e Sachdev, il team LIGO che lavora su queste scoperte a Penn State include Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh e Rachael Huxford.