Duas novas ondas gravitacionais prováveis ​​- ondulações no tecido do espaço-tempo causadas por eventos cósmicos cataclísmicos e preditas pela primeira vez por Albert Einstein há mais de 100 anos - foram detectadas pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e pelo observatório de Virgo na Itália no primeiras semanas após a atualização dos detectores. Acredita-se que a origem de ambas as ondas seja a fusão de um par de buracos negros.

O LIGO anunciou a descoberta da primeira nova onda gravitacional em seu primeiro alerta público aberto em 8 de abril, e rapidamente fez um segundo anúncio em 12 de abril. O LIGO detectou a primeira onda gravitacional em setembro de 2015, e anunciou a descoberta em fevereiro de 2016. Mais dez ondas gravitacionais foram detectadas nos três anos seguintes, mas com atualizações para LIGO e Virgo, os cientistas esperam ver até um por semana, que até agora provou ser verdade.

As atualizações do LIGO e do Virgo se combinaram para aumentar sua sensibilidade em cerca de 40% em relação à última execução. Adicionalmente, com esta terceira execução de observação, LIGO e Virgo fizeram a transição para um sistema por meio do qual alertam a comunidade astronômica quase imediatamente sobre a detecção de uma onda gravitacional potencial. Isso permite telescópios eletromagnéticos (raios-X, UV, óptico, rádio) para procurar e, com sorte, encontrar um sinal eletromagnético da mesma fonte, o que pode ser a chave para entender a dinâmica do evento.

A equipe de cientistas LIGO da Penn State, liderado por Chad Hanna, professor associado de física e de astronomia e astrofísica, Professor do Freed Early Career, e co-contratam professores do Institute for CyberScience na Penn State, desempenhou um papel crítico.

"A Penn State faz parte de uma pequena equipe de cientistas do LIGO que analisam os dados quase em tempo real, "disse Cody Messick, um estudante de pós-graduação em física na Penn State e membro da equipe LIGO. "Estamos constantemente comparando os dados com centenas de milhares de diferentes ondas gravitacionais possíveis e carregamos quaisquer candidatos significativos para um banco de dados o mais rápido possível. Embora existam várias equipes diferentes, todas realizando análises semelhantes, a análise executada pela equipe da Penn State carregou os candidatos que foram tornados públicos para essas duas detecções. "

Messick passou os últimos nove meses trabalhando para garantir que os candidatos a ondas gravitacionais carregados contenham informações de todos os detectores em execução no momento da detecção, mesmo que o sinal seja extremamente baixo em um deles. Isso ajuda a localizar os sinais e tem o potencial de reduzir a área prevista no céu de onde o sinal veio em mais de uma ordem de magnitude. Todos os alertas públicos do LIGO incluirão um mapa do céu mostrando a possível localização da fonte no céu, a hora do evento, e que tipo de evento se acredita ser.

"Estas são detecções quase em tempo real de ondas gravitacionais produzidas a partir de dois prováveis ​​buracos negros colidindo, "disse Ryan Magee, um estudante de pós-graduação em física na Penn State e membro da equipe LIGO. "Detectamos o primeiro sinal cerca de 20 segundos após sua chegada à Terra. Podemos configurar alertas automáticos para receber ligações e mensagens de texto quando um candidato significativo for identificado. No início, pensei que estava recebendo uma ligação de spam!"

A fonte de ambas as ondas gravitacionais é suspeita de serem fusões binárias compactas - a colisão de dois objetos cósmicos massivos e incrivelmente densos um no outro. As fusões binárias compactas podem ocorrer entre duas estrelas de nêutrons, dois buracos negros, ou uma estrela de nêutrons e um buraco negro. Cada um desses diferentes tipos de fusões cria ondas gravitacionais com sinais surpreendentemente diferentes, para que a equipe LIGO possa identificar o tipo de evento que criou as ondas gravitacionais.

"Com as atualizações do LIGO, Espero ver mais sinais, "disse Magee." Eu realmente gostaria de ver uma fusão estrela de nêutrons-buraco negro, que ainda não foi observado. "

O LIGO consiste em dois detectores massivos de aproximadamente 3, 000 quilômetros de distância, um em Livingston, Louisiana, e um em Hanford, Washington. O sinal de ambas as ondas gravitacionais foi detectado em ambos os observatórios, bem como no observatório de ondas gravitacionais de Virgem, na Itália, e imediatamente tornado público.

"Esta é a primeira observação LIGO que se tornou pública imediatamente de forma automatizada, "disse Surabhi Sachdev, Eberly Postdoctoral Research Fellow em física na Penn State e membro da equipe LIGO. "Esta é a nova política do LIGO, começando com esta corrida de observação. Os eventos são tornados públicos instantaneamente e automaticamente. Após a verificação humana, uma confirmação ou retratação é emitida dentro de horas. "

Além de Hanna, Messick, Magee e Sachdev, a equipe LIGO trabalhando nessas descobertas na Penn State inclui Bangalore Sathyaprakash, Patrick Godwin, Alex Pace, Ssohrab Borhanian, Anuradha Gupta, Becca Ewing, Divya Singh e Rachael Huxford.