W lutym 2016 roku zespół naukowców zarządzających urządzeniem Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) poinformował o wykryciu przez ich detektory fali grawitacyjnej. Prawdopodobnie fala ta powstała w wyniku połączenia się dwóch czarnych dziur.

Z powodu braku jednoznacznych informacji potwierdzających poprawne działanie aparatury, naukowcy muszą uwierzytelnić własne pomiary wynikami innych urządzeń. Jako główną treść sprawdzającą obrali oni pomiary satelity Fermi Gamma-ray Space Telescope (Fermi GST). Dokonali przeglądu informacji zebranych przez Fermi GST w dniu 14 września 2015 roku, kiedy to fala grawitacyjna została odebrana przez LIGO w obu punktach pomiarowych urządzenia.

W celu weryfikacji zebranych zdjęć naukowcy posłużyli się nieopublikowanymi w oficjalnych wydaniach danymi. W bazie portalu arXiv odnaleźli odczyt aparatury pomiarowej Fermi GST.

Widmo fali, która dotarła do teleskopu wskazuje na powstanie rozbłysku gamma (GRB). Trwa on zazwyczaj krócej niż 2 sekundy i powstaje w wyniku kolizji gwiazd neutronowych, rzadziej czarnych dziur. Ostatni dokonany pomiar pochodził ze zderzających się gwiazd. Fala elektromagnetyczna, która dotarła we wrześniu 2015 była znacznie słabsza niż przeciętny krótki rozbłysk gamma.

Wizualizacja jednego z dwóch systemów pomiarowych LIGO

Sygnał, który dotarł do teleskopu był tak słaby, że nie uruchomił nawet pokładowego systemu alarmowania. Na słabość impulsu duży wpływ mogło mieć ukierunkowanie fali, jak i odległość od źródła tego sygnału – promieniowanie wykryto w trybie obserwacji peryferyjnej. Z zamieszczonych na ogólno naukowym serwerze informacji wynika, że 0,4 sekundy po pomiarze LIGO, Fermi wykrył 1-sekundową falę promieniowania rentgenowskiego. Wspomniany pomiar nie pojawił się również w danych opublikowanych przez European Space Agency’s International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory.

Frapującym faktem okazał się brak szczegółowych wskazań aparatury znajdującej się na pokładzie Fermi GST. Wszystko za sprawą tezy, że promieniowanie emitowane może być tylko poza zasięgiem oddziaływania grawitacyjnego czarnej dziury. Naukowcy nie spodziewali się, że zaobserwowane zostanie jakiekolwiek zjawisko, w wyniku czego nie planowano zbadania tego zdarzenia za pomocą satelity Fermiego. Pomiaru dokonano mniej dokładnym urządzeniem do wielkoobszarowej obserwacji kosmosu, w wyniku automatycznego zachowania maszyny.

Pomimo braku dokładnych treści obserwacyjnych, skromne dane, jakie uzyskano można rozpatrywać jako argument w rozprawie o wiarygodności pomiarów LIGO.

Jednak, aby potwierdzić lub obalić tezę o poprawności pomiarów LIGO należy rozpatrzyć różne scenariusze powstania sygnału w kosmicznym obserwatorium.

Najbardziej pożądaną opcją jest zgodność przyczyny obu sygnałów. Mniej pozytywnym przebiegiem wydarzeń mogło być nałożenie się sygnałów z sąsiednich rejonów kosmosu. Sygnały LIGO i Fermiego pochodzą z tej samej części nieba – ale “ta sama część nieba” to wielki region, ponieważ oba obserwatoria nie potrafią zlokalizować miejsca z którego sygnał wysłano. Fermi zawęził lokalizację obiektu do łuku obejmującego 600 stopni kwadratowych (to odpowiednik terytorium niebiańskiego zajmowanego przez gwiazdozbiór Oriona). Odebrany sygnał może więc być tylko skutkiem nałożenia się dwóch sygnałów pochodzących z różnych obiektów.

Najmniej pożądaną przyczyną odebrania przez teleskop sygnału może być błąd aparatury pomiarowej i przesłanie do komputera pokładowego informacji o sygnale, który nie został odebrany przez urządzenie pomiarowe, ponieważ system mógł wygenerować fałszywy odczyt.

Pomimo braku możliwości potwierdzenia którejkolwiek z tez, naukowcy z obu instytucji są zachwyceni możliwościami, jakie daje sposobność porównywania danych pomiarowych z obu instrumentów.

Autor

Andrzej Miotk