LIGO i Virgo wznawiają poszukiwanie zmarszczek czasoprzestrzeni
LIGO ma wznowić polowanie na fale grawitacyjne – zmarszczki w czasie i przestrzeni – 1 kwietnia, po tym, gdy otrzyma serię ulepszeń laserów, luster i innych komponentów. LIGO – który składa się z bliźniaczych detektorów zlokalizowanych w Waszyngtonie i Luizjanie – osiągnął teraz wzrost czułości o ok. 40% w stosunku do tej, jaką miał wcześniej, co oznacza, że może badać jeszcze większy niż wcześniejsze rozmiary przestrzeni, potężne zdarzenia wywołujące fale grawitacyjne, takie jak zderzenia czarnych dziur.
Do poszukiwań dołącza Virgo, europejski detektor fal grawitacyjnych, znajdujący się w Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym (EGO) we Włoszech, który niemal podwoił swoją czułość od czasu uruchomienia. Również wznowi prace 1 kwietnia.
„W trzecim cyklu obserwacyjnym osiągnęliśmy znacznie większą poprawę czułości detektorów. A gdy LIGO i Virgo będą obserwować razem przez następny rok, z pewnością wykryjemy o wiele więcej fal grawitacyjnych z tych rodzajów źródeł, które widzieliśmy do tej pory. Chętnie zobaczymy także nowe zdarzenia, takie jak połączenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową” – mówi Peter Fritschel, główny naukowiec LIGO w MIT.
W 2015 r. po tym, jak LIGO rozpoczęło obserwacje w zmodernizowanym programie nazwanym Adventure LIGO, szybko przeszedł do historii, dokonując pierwszej bezpośredniej detekcji fal grawitacyjnych. Fale wędrowały do Ziemi z pary zderzających się czarnych dziur znajdujących się w odległości 1,3 mld lat świetlnych stąd. Za to odkrycie, trzej kluczowi gracze LIGO – Barry C. Barish z Caltech, Ronald i Maxine Linde, Kip S. Thorne, Richard P. Feynman wraz z Rainerem Weissem z MIT – otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki w 2017 roku.
Od tego czasu sieć detektorów LIGO-Virgo odkryła dziewięć kolejnych zdarzeń połączenia się czarnych dziur i jednego wybuchowego ze zderzenia się dwóch gwiazd neutronowych. Zdarzenie to, nazwane GW170817, wygenerowało nie tylko fale grawitacyjne, ale i światło, które było obserwowane przez dziesiątki teleskopów na Ziemi i w kosmosie.
„Dzięki naszym trzem detektorom, które teraz działają ze znacznie zwiększoną czułością, globalna sieć detektorów LIGO-Virgo umożliwi bardziej precyzyjną triangulację źródeł fal grawitacyjnych” – mówi Jo van den Brand z Nikhef (Holenderski Narodowy Instytut Fizyki Subatomowej) i VU University Amsterdam, który jest rzecznikiem współpracy Virgo.
Teraz, wraz z rozpoczęciem kolejnej wspólnej pracy LIGO-Virgo, obserwatoria są w stanie wykryć jeszcze większą liczbę połączeń czarnych dziur i innych ekstremalnych zdarzeń, takich jak dodatkowe połączenia dwóch gwiazd neutronowych, czy jeszcze niedostrzegalnego połączenia gwiazdy neutronowej i czarnej dziury. Jedną z metryk używanych przez naukowców do pomiaru wzrostu czułości jest obliczenie, z jak daleka mogą wykrywać połączenie się dwóch gwiazd neutronowych. W kolejnej serii LIGO będzie w stanie zobaczyć te zdarzenia z odległości średnio 550 mln lat świetlnych (czyli 190 mln lat świetlnych dalej, niż wcześniej).
Kluczem do osiągnięcia tej czułości są lasery. Każda instalacja LIGO składa się z dwóch długich ramion, które tworzą interferometr w kształcie litery L. Wiązki lasera są wystrzeliwane z rogu “L” i odbijają się od luster, cofają się z dół ramion a następnie łączą. Gdy fale grawitacyjne przechodzą przez detektor, rozciągają i ściskają przestrzeń, powodując niezauważalnie małe zmiany odległości przemieszczających się wiązek lasera, a tym samym wpływając na ich rekombinację. W następnym cyklu moc lasera zostanie podwojona, aby dokładniej zmierzyć te odległości, zwiększając w ten sposób czułość detektorów na fale grawitacyjne.
Kolejne ulepszenia zostały wprowadzone do luster LIGO w obu lokalizacjach. Zmieniono na wersje o lepszej wydajności w sumie w 5 z 8 luster.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
.jpg)
