La LIGO Scientific Collaboration e la Virgo Collaboration hanno pubblicato un catalogo di risultati della prima metà del suo terzo ciclo osservativo (O3a), e gli scienziati hanno rilevato più di tre volte il numero di onde gravitazionali rispetto alle prime due prove messe insieme. Le onde gravitazionali sono state rilevate per la prima volta nel 2015 e sono increspature nel tempo e nello spazio prodotte dalla fusione di buchi neri e/o stelle di neutroni. Diversi ricercatori del Center for Computational Relativity and Gravitation (CCRG) del Rochester Institute of Technology sono stati pesantemente coinvolti nell'analisi delle onde gravitazionali e nella comprensione del loro significato.

Il catalogo dettaglia 39 nuovi eventi di onde gravitazionali rilevati durante O3a, portando il totale a 50, e molti dei binari appena rilevati hanno proprietà uniche che ampliano la nostra comprensione della formazione di buchi neri binari. O3a ha scoperto i buchi neri binari più grandi e più piccoli fino ad oggi, che vanno da 150 volte la dimensione del nostro sole a solo 3 volte più grande. O3a ha anche rilevato il primo buco nero binario formato con sicurezza da buchi neri altamente asimmetrici e da diversi buchi neri binari con proprietà di spin uniche.

Jacob Lange '18 MS (scienze e tecnologia astrofisica), '20 dottorato di ricerca (scienze e tecnologie astrofisiche) ha lavorato sulla parte dell'analisi relativa alla stima dei parametri, che identifica caratteristiche importanti su ogni evento di onde gravitazionali, comprese le masse dei buchi neri o delle stelle di neutroni coinvolte, il loro giro, distanza dalla Terra e posizione nel cielo. Mentre era un dottorato di ricerca. studente presso RIT, ha aiutato a sviluppare algoritmi di stima dei parametri che erano più veloci dei metodi convenzionali e utilizzati per molti degli eventi pubblicati nel catalogo. Lange, che ora è ricercatore post-dottorato presso l'Institute for Computational and Experimental Research in Mathematics della Brown University, ha affermato che i miglioramenti ai sensori e alle tecniche di stima dei parametri hanno prodotto risultati sempre più unici che sfidano la nostra comprensione dell'universo.

"Stiamo assistendo a eventi molto più complessi in cui la natura ci mostra davvero il suo lato affascinante, " ha detto Lange. "Saremo in grado di imparare fisica e astrofisica molto più interessanti da queste rilevazioni. Più costruiamo questo catalogo di eventi, più possiamo iniziare a fare dichiarazioni sulla popolazione complessiva".

Daniel Wysocki '18 MS (scienze e tecnologia astrofisica), '20 dottorato di ricerca (scienze e tecnologia astrofisica) ha lavorato sull'analisi delle proprietà della popolazione dei buchi neri in seguito a O3a. Wysocki, ora ricercatore post-dottorato presso l'Università del Wisconsin-Milwaukee, detto che stiamo acquisendo un'immagine più chiara di come sono i tipici buchi neri, quanti ne esistono, come è cambiata la popolazione dei buchi neri con l'evoluzione dell'universo, e altre importanti proprietà.

"Questo catalogo rappresenta un aumento significativo della dimensione del campione rispetto alla nostra versione precedente, " ha detto Wysocki. "È come un censimento che fornisce dati alle persone per vedere se i loro modelli fisici sono coerenti con ciò che accade nell'universo. Questo ha implicazioni per la relatività generale, la fisica delle stelle, e il comportamento della materia ad energie che non sono possibili in un laboratorio terrestre. Lungo la linea che può davvero aiutarci a cambiare la nostra comprensione delle cose sulla Terra".

Con miglioramenti incrementali in arrivo nei prossimi anni, nuovi osservatori terrestri e spaziali nei prossimi decenni, e LIGO e Virgo si preparano per la quarta sessione osservativa, il futuro è luminoso per l'astronomia delle onde gravitazionali. Professore Associato Richard O'Shaughnessy, membro del CCRG e della Collaborazione Scientifica LIGO, ha detto che ancora più scoperte sono all'orizzonte.

"Abbiamo imparato di più su ciò che la natura permette, " ha detto O'Shaughnessy. "Abbiamo trovato più grandi buchi neri, fratelli più piccoli dell'enorme evento descritto in estate e abbiamo trovato, pure, che i grandi buchi neri possono ruotare rapidamente. Ciò rompe alcune teorie su come potrebbero formarsi grandi buchi neri. Vediamo suggerimenti molto allettanti che alcuni dei buchi neri in fusione potrebbero avere spin disallineati con l'orbita".

Speculando sul significato di queste osservazioni, O'Shaughnessy ha detto, "Molti anni fa, Ho mostrato che il disallineamento può identificare chiaramente come si è arrivati ​​alla fusione dei buchi neri. Siamo un passo più vicini alla ricerca di una pistola fumante".