2016. aasta veebruaris tegid Laser Interferomeetri gravitatsioonilainete vaatluskeskuse (LIGO) teadlased ajaloo, teatades gravitatsiooniliste lainete (GW) esmakordsest tuvastamisest. Neid Universumi kangas tekitavaid laperdusi, mis on põhjustatud musta augu ühinemistest või põrkavatest valgetest kääbustest, ennustas Einsteini üldine relatiivsusteooria esmakordselt umbes sajand tagasi.
Umbes aasta tagasi lülitati LIGO kaks seadet võrguühenduseta, et selle detektorid saaksid läbi viia mitmeid riistvarauuendusi. Kuna need versiooniuuendused on juba lõpule viidud, teatas LIGO hiljuti, et vaatluskeskus taastub veebis 1. aprillil. Sel hetkel loodavad selle teadlased, et selle suurenenud tundlikkus võimaldab tuvastada peaaegu iga päev.
Siiani on umbes kolme ja poole aasta jooksul tuvastatud kokku 11 gravitatsioonilaine sündmust. Neist kümme oli musta augu ühinemiste tulemus, ülejäänud signaali põhjustasid kokkupõrked neutronitähtede vahel (kilonova sündmus). Neid sündmusi ja teisi sarnaseid uurides on teadlased asunud astronoomia uuele ajajärgule.
Ja kui LIGO versiooniuuendused on juba lõpule jõudnud, loodavad teadlased tuleval aastal tuvastatud sündmuste arvu kahekordistada. Ütles Gabriela González, Louisiana osariigi ülikooli füüsika- ja astronoomiaprofessor, kes veetis aastaid GW-sid jahtides:
„Galileo leiutas teleskoobi või kasutas teleskoopi esmakordselt astronoomia tegemiseks 400 aastat tagasi. Ja täna ehitame ikka paremaid teleskoope. Arvan, et see kümnend on olnud gravitatsioonilainete astronoomia algus. Nii et see jätkub edasiminekut, paremate detektoritega, erinevate detektoritega, rohkemate detektoritega. ”
Washingtonis Hanfrodis ja Louisiana Livingstonis asuvad kaks LIGO detektorit koosnevad kahest betoontorust, mis on põhjas ühendatud (moodustades hiiglasliku L-kuju) ja ulatuvad üksteisega risti umbes 3,2 km (2 miili). Torujuhtmete sees kasutatakse kummagi õla pikkuse mõõtmiseks ülitäpselt kahte võimast laserkiirt, mis tõrjutakse peeglite seeria küljest lahti.
Kuna gravitatsioonilained läbivad detektorid, moonutavad nad ruumi ja põhjustavad pikkuse muutumist väikseima vahemaa võrra (s.o subatomilisel tasandil). Louisiana osariigis Livingstonis asuva LIGO vaatluskeskuse juhi Joseph Giaime sõnul sisaldavad hiljutised uuendused optikat, mis suurendab laseri võimsust ja vähendab mõõtmistes tekkivat müra.
Ülejäänud aastaks tugevdab gravitatsioonilainete uurimist ka asjaolu, et vaatlusi viib läbi ka kolmas detektor (Itaalias asuv Virgo Interferomeeter). LIGO viimase vaatlussõidu ajal, mis kestis novembrist 2016 kuni augustini 2017, oli Neitsi ainult operatiivne ja suutis pakkuda tuge selle lõpuni.
Lisaks loodetakse lähitulevikus Jaapani KAGRA observatooriumi võrku minna, mis võimaldab luua veelgi tugevama tuvastamisvõrgu. Lõppkokkuvõttes võimaldab mitme vaatluskeskuse olemasolu, mis on eraldatud laiade vahemaadega kogu maailmas, mitte ainult suuremat kinnitust, vaid aitab ka kitsendada GW allikate võimalikke asukohti.
Järgmiseks vaatlustsükliks saavad GW astronoomid kasu ka avalikust hoiatussüsteemist - millest on saanud moodsa astronoomia regulaarne omadus. Põhimõtteliselt, kui LIGO tuvastab GW sündmuse, saadab meeskond hoiatuse, et kogu maailma vaatluskeskused saaksid suunata oma teleskoobid allikale - juhul, kui sündmus tekitab vaatluslikke nähtusi.
See oli kindlasti nii 2017. aastal toimunud kilnovaürituse (tuntud ka kui GW170817) puhul. Pärast kahe GW-d tootnud neutrontähe põrkumist tekkis ere järeltulek, mis aja jooksul tegelikult heledamaks muutus. Kokkupõrge viis ka materjali ülikiirete joade vabanemiseni ja musta augu tekkimiseni.
MIT-i gravitatsioonilainete uurija Nergis Mavalvala sõnul on GW-sündmustega seotud jälgitavad nähtused olnud seni haruldane ravimeetod. Lisaks on alati võimalus, et märgatakse midagi täiesti ootamatut, mis teadlasi segadusse ajab ja hämmastab:
„Me oleme ainult seda peotäit mustaid auke näinud ainult kõigist võimalikest, mis seal väljas on. On palju-palju küsimusi, millele me endiselt ei tea, kuidas vastata ... Nii juhtub avastus. Lülitate sisse uue instrumendi, osutate selle taeva poole ja näete midagi, millest teil polnud aimugi. ”
Gravitatsiooniliste lainete uurimine on vaid üks paljudest tänapäeval astronoomias toimuvatest pööretest. Ja sarnaselt teiste uurimisvaldkondadega (nagu eksoplaneedi uuringud ja varase universumi vaatlused) tuleb sellest eelistada järgmistel aastatel nii täiustatud instrumentide kui ka meetodite kasutuselevõttu.
