เมื่อวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 2559 นักวิทยาศาสตร์ที่ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ประกาศการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรก การพัฒนานี้ซึ่งยืนยันคำทำนายจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของ Einstein เมื่อศตวรรษที่แล้วได้เปิดช่องทางใหม่ของการวิจัยสำหรับนักดาราศาสตร์วิทยาและนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ตั้งแต่เวลานั้นมีการตรวจจับมากขึ้นซึ่งทั้งหมดถูกกล่าวว่าเป็นผลมาจากการรวมของหลุมดำ
อย่างไรก็ตามตามทีมนักดาราศาสตร์จากกลาสโกว์และแอริโซนานักดาราศาสตร์ไม่จำเป็นต้อง จำกัด ตัวเองในการตรวจจับคลื่นที่เกิดจากการรวมตัวของแรงโน้มถ่วงขนาดใหญ่ จากการศึกษาล่าสุดที่พวกเขาผลิตเครือข่าย Advanced LIGO, GEO 600 และ Virgo เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงยังสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงที่สร้างขึ้นโดยซูเปอร์โนวา ในการทำเช่นนั้นนักดาราศาสตร์จะสามารถมองเห็นภายในหัวใจของดาวที่ยุบตัวเป็นครั้งแรก
การศึกษาเรื่อง“ การอนุมานกลไกการระเบิดซูเปอร์โนวาคอร์ - คอร์ด้วยการจำลองคลื่นความโน้มถ่วงสามมิติ” เมื่อไม่นานมานี้ปรากฏตัวทางออนไลน์ นำโดย Jade Powell ผู้เพิ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกของเธอที่สถาบันวิจัยแรงโน้มถ่วงที่มหาวิทยาลัยกลาสโกว์ทีมยืนยันว่าการทดลองคลื่นความโน้มถ่วงปัจจุบันควรจะสามารถตรวจจับคลื่นที่สร้างโดย Core Collapse Supernovae (CSNe)
หรือที่รู้จักกันในชื่อซูเปอร์โนวา Type II CCSNe คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อดาวมวลสูงถึงจุดสิ้นสุดอายุขัยและพบกับการล่มสลายอย่างรวดเร็ว สิ่งนี้ก่อให้เกิดการระเบิดครั้งใหญ่ที่พัดพาชั้นนอกของดาวออกไปจากดาวนิวตรอนที่เหลือซึ่งอาจกลายเป็นหลุมดำในที่สุด เพื่อให้ดาวได้รับการล่มสลายเช่นนั้นมันต้องมีอย่างน้อย 8 เท่า (แต่ไม่เกิน 40 ถึง 50 เท่า) มวลดวงอาทิตย์
เมื่อซุปเปอร์โนวาประเภทนี้เกิดขึ้นมีความเชื่อกันว่านิวตริโนที่ผลิตในแกนกลางจะถ่ายโอนพลังงานความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากแกนกลางยุบลงสู่บริเวณชั้นนอกสุดของดาว ดร. พาวเวลล์และเพื่อนร่วมงานของเธอเชื่อว่าพลังงานความโน้มถ่วงนี้สามารถตรวจจับได้โดยใช้เครื่องมือในปัจจุบันและอนาคต ตามที่อธิบายไว้ในการศึกษา:
“ แม้ว่า CCSNe ไม่ได้รับการตรวจพบโดยเครื่องตรวจจับความโน้มถ่วงคลื่น แต่จากการศึกษาก่อนหน้านี้ชี้ให้เห็นว่าเครือข่ายเครื่องตรวจจับขั้นสูงอาจมีความอ่อนไหวต่อแหล่งข้อมูลเหล่านี้ไปยังเมฆ Magellanic ขนาดใหญ่ (LMC) CCSN จะเป็นแหล่งข้อมูลหลายสารในอุดมคติสำหรับ aLIGO และ AdV เนื่องจากคาดว่าจะมีนิวตริโนและแม่เหล็กไฟฟ้าคู่กับสัญญาณ คลื่นความโน้มถ่วงถูกปล่อยออกมาจากส่วนลึกภายในแกนกลางของ CCSNe ซึ่งอาจอนุญาตให้พารามิเตอร์ทางดาราศาสตร์เช่นสมการสถานะ (EOS) ถูกวัดจากการสร้างสัญญาณคลื่นความโน้มถ่วงขึ้นมาใหม่”
ดร. พาวเวลล์และเธอยังร่างขั้นตอนในการศึกษาของพวกเขาที่สามารถนำไปใช้โดยใช้ Supernova Model Evidence Extractor (SMEE) จากนั้นทีมได้ทำการจำลองโดยใช้แบบจำลองสามมิติล่าสุดของแกนคลื่นแรงโน้มถ่วงยุบตัวซุปเปอร์โนวาเพื่อตรวจสอบว่าสามารถขจัดเสียงรบกวนรอบข้างและตรวจจับสัญญาณ CCSNe ที่เหมาะสมได้หรือไม่
ดังที่ดร. พาวเวลอธิบายให้นิตยสารอวกาศทางอีเมล:
“ Supernova Model Evidence Extractor (SMEE) เป็นอัลกอริทึมที่เราใช้เพื่อพิจารณาว่าซุปเปอร์โนวาได้รับพลังงานจำนวนมหาศาลที่พวกเขาต้องการในการระเบิดอย่างไร มันใช้สถิติแบบเบย์เพื่อแยกความแตกต่างระหว่างแบบจำลองการระเบิดที่แตกต่างกัน แบบจำลองแรกที่เราพิจารณาในกระดาษคือพลังงานการระเบิดมาจากนิวตริโนที่ปล่อยออกมาจากดาว ในรุ่นที่สองพลังงานการระเบิดมาจากการหมุนอย่างรวดเร็วและสนามแม่เหล็กที่แรงมาก”
จากนี้ทีมสรุปว่าในนักวิจัยเครือข่ายตรวจจับสามคนสามารถกำหนดกลไกการระเบิดได้อย่างถูกต้องสำหรับซุปเปอร์โนวาหมุนเร็วขึ้นอยู่กับระยะทาง ด้วยระยะทาง 10 กิโลกรัม (32,615 ปีแสง) พวกเขาจะสามารถตรวจจับสัญญาณ CCSNe ด้วยความแม่นยำ 100% และสัญญาณที่ 2 กิโลกรัม (6,523 ปีแสง) ที่มีความแม่นยำ 95%
กล่าวอีกนัยหนึ่งถ้าและเมื่อซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นในกาแลคซีท้องถิ่นเครือข่ายทั่วโลกที่เกิดขึ้นจาก Advanced LIGO, Virgo และ GEO 600 เครื่องตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจะมีโอกาสดีที่จะหยิบมันขึ้นมา การตรวจจับสัญญาณเหล่านี้ยังช่วยให้วิทยาศาสตร์ที่ก้าวล้ำนำไปสู่การทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถ "ดู" ภายในดาวที่ระเบิดเป็นครั้งแรก ดังที่ดร. พาวเวลอธิบาย:
“ คลื่นความโน้มถ่วงถูกปล่อยออกมาจากส่วนลึกภายในแกนกลางของดาวซึ่งไม่มีรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าใดสามารถหลบหนีได้ สิ่งนี้ช่วยให้การตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงบอกข้อมูลเกี่ยวกับกลไกการระเบิดที่ไม่สามารถหาได้ด้วยวิธีอื่น เราอาจสามารถกำหนดพารามิเตอร์อื่น ๆ เช่นความเร็วในการหมุนของดาวฤกษ์ "
ดร. พาวเวลล์ซึ่งเพิ่งสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาเอกของเธอก็จะเข้ารับตำแหน่ง postdoc ด้วย RC Center of Excellence เพื่อการค้นพบคลื่นแรงโน้มถ่วง (OzGrav) โปรแกรมคลื่นความโน้มถ่วงที่จัดทำโดยมหาวิทยาลัย Swinburne ในออสเตรเลีย ในขณะเดียวกันเธอและเพื่อนร่วมงานของเธอจะดำเนินการค้นหาเป้าหมายสำหรับซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นในระหว่างการตรวจจับขั้นสูงในช่วงแรกและวินาที
ในขณะที่ไม่มีการรับประกัน ณ จุดนี้พวกเขาจะพบสัญญาณที่ต้องการซึ่งแสดงให้เห็นว่าซุปเปอร์โนวาตรวจพบได้ แต่ทีมมีความหวังสูง และด้วยความเป็นไปได้ที่งานวิจัยนี้มีไว้สำหรับฟิสิกส์ดาราศาสตร์และดาราศาสตร์
