Các quan sát của 3 máy dò được tiến hành vào ngày 14 tháng 8 năm 2017 vào lúc 10h30ph43’ UTC. 2 giao thoa kế Laser của Đài quan sát Sóng hấp dẫn (LIGO) được đặt tại Livingston, Louisiana và Hanford, Washingtion, được tài trợ bởi Tổ chức Khoa học Quốc gia (NSF) và máy dò của Vigro được đặt gần Pisa, Ý, đã phát hiện một tín hiêu thoáng qua của sóng hấp dẫn được tạo thành bởi sự sát nhập của 2 lỗ đen sao.

Bài báo về sự kiện này, GW170814, đã được chấp nhận công bố rộng rãi trong tạp chí Physical Review Letters

Sóng hấp dẫn được phát hiện là những gợn sóng trong không-thời gian được phát ra xuyên suốt cho tới thời điểm cuối cùng của sự sáp nhận 2 lỗ đen có khối lượng khoảng 31 và 25 lần khối lượng Mặt trời, nằm cách chúng ta 1.8 tỉ năm ánh sáng. Lỗ đen mới được tạo thành có khối lượng khoảng 53 lần khối lượng Mặt trời, nghĩa là khoảng 3 lần khối lượng hệ Mặt trời được chuyển thành năng lượng của sóng hấp dẫn trong suốt quá trình sát nhập.

“Đây chỉ là điểm bắt đầu của những quá trình quan sát chung với mạng lưới được thiết lập bởi Vigro và LIGO’’-phát biểu bởi David Shoemaker của MIT, người phát ngôn của LSC.’’Với những kế hoạch quan sát tiếp theo cho Fall 2018, chúng tôi có thể kỳ vọng thu được những phát hiện như trên hàng tuần hoặc thậm chí thường xuyên hơn’’

‘’Thật tuyệt vời khi nhìn thấy tín hiệu đầu tiên của sóng hấp dẫn trong máy dò tiên tiến mới của Virgo chỉ sau 2 tuần chính thức bắt đầu lấy dữ liệu”-phát biểu của Jo van den Brand của Nikhef và đại học VU Amsterdam, người phát ngôn của phòng thí nghiệm Virgo. ‘’Đây là thành quả tuyệt vời sau tất cả nỗ lực của dự án cải tiến Vigro để nâng cấp hệ đo trong 6 năm vừa qua’’

‘’Hơn 1 năm rưỡi về trước, NSF đã thông báo rằng Đài quan sát Sóng hấp dẫn Laser lần đầu tiên đã phát hiện được sóng hấp dẫn-kết quả từ sự va chạm của 2 lỗ đen trong một thiên hà nằm cách đây một tỉ năm ánh sáng’’-France Córdova, giám đốc NSF cho biết. ‘’Ngày nay, chúng tôi hân hoan thông báo rằng đây là khám phá đầu tiên được thực hiện bởi sự hợp tác giữa Đài quan sát Sóng hấp dẫn Vigro và Hợp tác Khoa học của LIGO, lần đầu tiên sự phát hiện sóng hấp dẫn được quan sát bởi những phòng quan sát đặt cách nhau hàng nghìn dặm. Đây là cột mốc thú vị trong nỗ lực phát triển khoa học quốc tế để khám phá những bí mật của vũ trụ’’

LIGO tiên tiến là máy dò sóng hấp dẫn thế hệ thứ 2 bao gồm 2 giao thoa kế độc lập được đặt tại Hanford và Livingston, sử dụng giao thoa kế chính xác bằng laser để phát hiện sóng hấp dẫn. Bắt đầu được sử dụng vào tháng 9 năm 2015, LIGO tiên tiến đã tiến hành hai lượt quan sát. Quan sát thứ hai ‘’O2’’ đã được bắt đầu vào ngày 30 tháng 11 năm 2016 và kết thúc vào ngày 25 tháng 8 năm 2017

Vigro tiên tiến là hệ đo thế hệ thứ hai được xây dựng và được vận hành bởi phòng thí nghiệm Vigro để tìm kiếm sóng hấp dẫn. Cùng với sự kết thúc quá trình quan sát của máy dò Vigro đầu tiên vào tháng 10 năm 2011, sự liên kết với máy dò Vigro tiên tiến được bắt đầu.  Hệ thống mới chính thức được đưa vào hoạt động vào tháng 2 năm 2017 trong khi các thử nghiệm của nó đang đã đang được tiến hành. Vào tháng 4, hệ thống điều khiển của máy dò tại vị trí làm việc đã ghi nhận được lần đầu tiên.

Máy dò Vigro tham gia dự án O2 vào ngày 1 tháng 8 năm 2017 lúc 10h UTC. Sự phát hiện thật sự là vào ngày 14 tháng 8 khi dữ liệu cùng lúc được ghi nhận ở cả 3 thiết bị của LIGO và Vigro. Vigro hiện tại còn kém nhạy hơn LIGO, nhưng 2 thuật toán tìm kiếm độc lập dựa trên tất cả thông tin có thể tìm được từ 3 máy dò đã chứng minh được bằng chứng về tín hiệu từ dữ liệu của Vigro là rất tốt.

Nhìn chung, thể tích của vũ trụ có thể chứa nguồn phát sóng hấp dẫn được thu hẹp bởi hơn 20 bậc khi di chuyển từ mạng lướt hai hệ thống máy dò sang hệ thống ba máy dò. Vùng trời của GW170814 có kích thước khoảng 60 độ vuông, nhỏ hơn nhiều hơn 10 lần so với dữ liệu từ 2 giao thoa kế độc lập của LIGO; ngoài ra, độ chính xác khi đo đạc khoảng cách từ nguồn được hưởng lợi  từ sự bổ sung Vigro

‘’Gia tăng độ chính xác này sẽ cho phép toàn bộ cộng đồng vật lý thiên văn thực hiện nhiều khám phá thú vị hơn, kể cả các quan sát đa nguồn dữ liệu’’ - Georgia Tech nói với giáo sư Laura Cadonani, đồng phát ngôn của LSC. ‘’Một vùng tìm kiếm nhỏ hơn cho phép theo dõi các quan sát với kính thiên văn và vệ tinh cho các sự kiện vũ trụ tạo ra sóng hấp dẫn và phát ra ánh sáng, ví dụ như sự va chạm của sao neutron’’.

‘’Nếu chúng tôi gia tăng số lượng đài quan sát trong mạng lưới sóng hấp dẫn quốc tế, chúng tôi không chỉ cải thiện vị trí nguồn phát sóng, mà còn có thể cải thiện lại toàn bộ nguồn thông tin phân cực, cung cấp thông tin tốt hơn về sự định hướng của quĩ đạo các vật thể đồng thời cho phép các thử nghiệm mới của các lý thuyết của Einstein’’-Fred Raab- phó giám đốc về các hoạt động quan sát của LIGO .

Các thiết bị đo đạc điện từ của LIGO và các cộng sự của VIGRO trên khắp thế giới đã không xác định được bản sao của GW170814, tương tự với 3 quan sát trước của LIGO về các lần sát nhập lỗ đen. Lỗ đen tạo ra sóng hấp dẫn nhưng không tạo ra ánh sáng.

‘’Với lần đầu tiên đồng tham gia phát hiện bởi các máy dò của LIGO và Virgo tiên tiến, chúng tôi đã tiến thêm 1 bước tới sóng hấp dẫn vũ trụ’’-phát biểu của David H.Reitze thuộc Caltech, giám đốc điều hành của phòng hợp tác LIGO. ‘’ Vigro mang khả năng mới tuyệt vời trong việc phát hiện và cải thiện vị trí của các nguồn phát sóng hấp dẫn, điều mà chắc chắn rằng chúng sẽ đem tới những kết quả thú vị và không lường trước được trong tương lai’’

LIGO được tài trợ bởi NSF và  được điều hành vởi Caltech và MIT, cùng xây dựng và thực hiện các dự án này. Nguồn tài chính cho dự án LIGO tiên tiến do NSF với Đức(tổ chức Max Planck), Anh(hội đồng Khoa học và Thiết bị Công nghệ) và Úc(Hội đồng Nghiên cứu Úc) đã có những cam kết quan trọng và đóng góp cho những dự án trên. Hơn 1200 nhà khoa học từ khắp thế giới tham gia trong nỗ lực thông qua phòng hợp tác Khoa học LIGO, bao gồm phòng Hợp tác GEO, và những đồng cộng sự được liệt kê tại http://ligo.org/partners.php

Phòng thí nghiệm của Virgo bao gồm hơn 280 nhà khoa học và kĩ sư trải thuộc 20 nhóm nghiên cứu khác nhau ở châu  u: 6 nhóm từ Trung tâm Quốc gia Nghiên cứu Khoa học(CNRS) ở Pháp, 8 nhóm từ Viện Vật lý Nguyên tử Quốc gia(INFN) ở Ý, 2 nhóm ở The Netherland với Nikkef, MTA Wigner RCP ở Hungary, nhóm POLGRAW ở Poland, Tây Ban Nha với đại học Valencia và EGO, phòng nghiên cứu đứng đầu chứa máy dò Virgo gần Pisa, Ý

Để thêm thông tin về sự phát hiện mới đây và trong quá khứ, bạn có thể xem thêm tại website của phòng Hợp tác Khoa học LIGO

Tham khảo:

LIGO: Gravitational waves from a binary black hole merger observe by LIGO and Vigro

 

Sinh viên cử nhân ngành Vũ trụ và Ứng dụng, trường Đại học Khoa học và Công nghệ Hà Nội - USTH (2016 - 2019).

Bài viết xem nhiều