Nguồn gốc dữ dội của sóng hấp dẫn được thăm dò bởi mảng kính viễn vọng mới

Một mảng kính viễn vọng mới đã bắt đầu săn lùng những sự kiện thảm khốc và dữ dội nhất trong vũ trụ, những cuộc đụng độ mạnh đến mức chúng khiến cho chính cấu trúc không gian và thời gian “đổ chuông”.

Mảng BlackGEM, bao gồm ba kính viễn vọng mới đặt tại Đài quan sát La Silla của Đài thiên văn Nam châu Âu (ESO) ở Chile, sẽ tìm kiếm trong ánh sáng khả kiến ​​các sự kiện như va chạm sao neutron và sáp nhập lỗ đen, tạo ra các gợn sóng trong không-thời gian được gọi là sóng hấp dẫn.

“Với BlackGEM, chúng tôi đặt mục tiêu mở rộng quy mô nghiên cứu về các sự kiện vũ trụ với cả sóng hấp dẫn và ánh sáng khả kiến,” Nhà nghiên cứu chính của BlackGEM Paul Groot, thuộc Đại học Radboud ở Hà Lan, cho biết. nói trong một tuyên bố (mở trong tab mới). “Sự kết hợp của cả hai cho chúng ta biết nhiều hơn về những sự kiện này hơn là chỉ cái này hay cái kia.”

Có liên quan: Săn lùng sóng hấp dẫn: Dự án giao thoa kế laser LIGO trong ảnh

Cho đến nay, chỉ có một sự kiện bùng nổ được phát hiện trong cả sóng hấp dẫn và ánh sáng khả kiến, đó là sự va chạm giữa hai sao neutron với khối lượng từ 8 đến 20 lần khối lượng của mặt trời, xảy ra cách đây 130 triệu năm.

Bằng cách phát hiện cả sóng hấp dẫn và ánh sáng nhìn thấy được tạo ra bởi những sự kiện như vậy, các nhà khoa học không chỉ có thể tìm ra vị trí chính xác của chúng mà còn có thể tìm hiểu thêm về bản chất của chúng. Ví dụ, các nhà thiên văn học có thể xác nhận rằng các vụ va chạm giữa các sao neutron, còn được gọi là các kilonova, thực sự xảy ra. giả mạo các yếu tố nặng như bạc, bạch kim và vàng, như bị nghi ngờ.

Theo dõi các gợn sóng trong không-thời gian do Einstein tiên đoán

Sóng hấp dẫn lần đầu tiên được dự đoán bởi Albert Einstein trong anh ấy thuyết tương đối rộng. Lý thuyết năm 1915 này nói rằng các vật thể có khối lượng “làm cong” kết cấu của không-thời gian, một sự thống nhất bốn chiều giữa không gian và thời gian, giống như các vật thể được đặt trên một tấm cao su kéo dài. Sự cong vênh này làm phát sinh lực hấp dẫn. Thuyết tương đối rộng cũng gợi ý rằng khi các vật thể khối lượng lớn tăng tốc, chúng tạo ra sóng hấp dẫn.

Các vật thể có khối lượng cực lớn quay quanh nhau, giống như các nhị phân của hố đen và sao neutron, tạo ra sóng hấp dẫn mang xung lượng góc ra khỏi hệ, khiến chúng xoắn lại với nhau ngày càng nhanh hơn. Cuối cùng, khi hai vật thể va chạm và hợp nhất, chúng tạo ra một đợt sóng hấp dẫn có thể được phát hiện từ Trái đất, ngay cả sau khi vượt qua hàng triệu hoặc hàng tỷ năm ánh sáng với tốc độ ánh sáng để đến được với chúng ta.

Phát hiện đầu tiên về sóng hấp dẫn được thực hiện trên Trái đất vào năm 2015 bởi Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laze (LIGO) và đến từ vụ va chạm của hai hố đen cách đây 1,3 tỷ năm. Kể từ đó, LIGO, có trụ sở tại Hoa Kỳ và các máy dò sóng hấp dẫn đồng nghiệp của nó là Virgo ở Ý và KAGRA ở Nhật Bản đã phát hiện ra sóng hấp dẫn từ các vụ sáp nhập lỗ đen khác, vụ sáp nhập sao neutron và thậm chí cả sự va chạm giữa lỗ đen và sao neutron (là những siêu sao neutron). -xác dày đặc của các ngôi sao lớn).

Tuy nhiên, ấn tượng như vậy là các máy dò sóng hấp dẫn không thể xác định chính xác vị trí bắt nguồn của sóng hấp dẫn. Họ cũng không thể nhìn thấy các luồng ánh sáng tràn đầy năng lượng phát ra cùng với các vụ nổ sóng hấp dẫn xảy ra trong các vụ va chạm này.

Đó là nơi BlackGEM sẽ xuất hiện, nhanh chóng quét các khu vực rộng lớn trên bầu trời để tìm kiếm các nguồn sóng hấp dẫn trong ánh sáng khả kiến ​​và mài giũa chính xác hơn vị trí của chúng.

BlackGEM sẽ phù hợp như thế nào

Sau khi BlackGEM xác định được nguồn gốc của sóng hấp dẫn, các thiết bị lớn hơn như Kính thiên văn rất lớn (VLT) nằm trên Cerro Paranal ở sa mạc Atacama phía bắc Chile sẽ theo dõi những phát hiện của mình bằng cách phóng to sự kiện.

Ba kính viễn vọng của mảng BlackGEM có đường kính 25,6 inch (65 cm) và có thể điều tra các khu vực khác nhau trên bầu trời cùng một lúc. Cuối cùng, những kính thiên văn này, được xây dựng bởi Đại học Radboud, Trường Nghiên cứu Thiên văn học Hà Lan và KU Leuven ở Bỉ, có thể được tham gia vào mảng bởi hơn 15 phạm vi.

Điều này sẽ mang lại một sự thúc đẩy ấn tượng cho sức mạnh tìm kiếm trên bầu trời của mảng BlackGEM, hệ thống đầu tiên thuộc loại này ở Nam bán cầu.

Groot cho biết: “Mặc dù có chiếc gương chính 65 cm khiêm tốn, chúng tôi vẫn tiến sâu vào một số dự án với những chiếc gương lớn hơn nhiều vì chúng tôi tận dụng tối đa các điều kiện quan sát tuyệt vời tại La Silla”.

Tuy nhiên, BlackGEM sẽ không chỉ săn lùng các nguồn sóng hấp dẫn. Mảng kính viễn vọng cũng sẽ khảo sát bầu trời phía nam ở chế độ hoàn toàn tự động, cho phép nó nhanh chóng tìm và xác định các sự kiện và vật thể có độ sáng thay đổi nhanh chóng, còn được gọi là “tạm thời”.

Chúng có thể bao gồm siêu tân tinhnhững vụ nổ khổng lồ đi kèm với cái chết của những ngôi sao lớn rồi nhanh chóng biến mất khỏi tầm nhìn.

“Nhờ có BlackGEM, La Silla giờ đây có tiềm năng trở thành người đóng góp chính cho nghiên cứu tạm thời,” Ivo Saviane, quản lý địa điểm của Đài thiên văn La Silla cho biết. “Chúng tôi hy vọng sẽ thấy nhiều kết quả nổi bật được đóng góp bởi dự án này, điều này sẽ mở rộng phạm vi tiếp cận của trang web cho cả cộng đồng khoa học và công chúng nói chung.”