Choć LIGO jest na dziś dzień zdecydowanie najbardziej znanym i rozpoznawalnym detektorem fal grawitacyjnych, detektorów takich jest więcej. Do najważniejsych z naukowgo punktu widzenia można zaliczyć detektor europejski – Virgo.
Znajduje się on we Włoszech, w pobliżu miasta Piza. Posiada dwa ramiona, o długości trzech kilometrów każde. Virgo jest głównym instrumentem zespołu naukowego składającego się z przedstawicieli sześciu krajów: Włoch, Francji, Holandii, Węgier, Hiszpanii, oraz (co najciekawsze z naszego punktu widzenia) Polski. Działa od roku 2007 i ma taki sam cel (oraz ogólną zasadę działania) co jego słynny odpowiednik amerykański, LIGO: usiłuje wychwycić i zarejestrować fale grawitacyjne. Pod względem technicznym Virgo, tak jak i LIGO, stanowi bardzo duży i precyzyjny interferomter Michelsona.
Virgo oglądane z lotu ptaka wykazuje charakterystyczny kształt litery „L”. Tunele, w których porusza się wiązka światła laserowego, mają średnicę 120 centymetrów. Celem wzmocnienia oddziaływania między światłem a przychodzącą falą grawitacyjną w każdym z ramion detektora zainstalowano wnękę optyczną Fabry-Perot.
Na zdjęciach: północne ramię Virgo i budynki detektora. Źródło: Jérôme Degallaix - The Virgo collaboration
Detekcja fal grawitacyjnych wymaga przy tym olbrzymiej, trudnej do wyobrażenia sobie precyzji – wystarczy dodać, że zmiana długości ramion (tuneli) takiego detektora wywołana przejściem przez Ziemię nawet bardzo silnej fali grawitacyjnej jest rzędu... średnicy protonu (~10−15 metra). Aby pomiary takie były w ogóle możliwe, detektor (wraz z ramionami i optyką) musi być całkowicie odizolowany od zakłóceń świata zewnętrznego. Trzeba także wyeliminować wszelkie szumy termiczne i wpływ najmniejszych nawet ruchów skorupy ziemskiej. Dodatkowo zwierciadła i generator światła laserowego muszą znajdywać się w warunkach próżniowych. Czułość aparatury Virgo jest ograniczana także przez tak „drobne” czynniki jak falowanie pobliskiego Morza Śródziemnego, ruch uliczny, czy ciepło powietrza w rejonie zwierciadeł i przewodów. Virgo jest detektorem szerokopasmowym i w zależności od konkretnej częstotliwości obserwacji jego czułość wynosi od kilku herców do 10 kiloherców.
Od roku 2007 Virgo wraz z detektorem LIGO pracują w dużej mierze razem – rejestrowane przez nie dane są współdzielone przez naukowców z obu zespołów i analizowane w ścisłej współpracy. Ma to ogromną zaletę ze względu na to, że interferometryczne detektory fal grawitacyjnych nie są w żaden sposób kierunkowe – nie są w stanie śledzić żadnego konkretnego miejsca na sferze niebieskiej, ale obserwują jednocześnie całe niebo. Poszukiwane sygnały grawitacyjne są ponadto bardzo słabe i nie zdarzają się (a w każdym razie nie docierają do nas) zbyt często. Równoczesne wykrywanie fal grawitacyjnych przez wiele instrumentów z różnych miejsc na kuli ziemskiej jest więc o tyle ważne i korzystne, że może pomóc w potwierdzaniu detekcji i zarazem wyznaczaniu miejsc pochodzenia tych fal.
Pierwotny instrument Virgo prowadził obserwacje w latach 2007 – 2011. W roku 2010 przeszedł gruntowną renowację: przewody stalowe zastąpiono w nim włóknami szklanymi, co zmniejszyło nieco szumy termiczne i zwiększyło czułość aparatury. We wrześniu 2011 Virgo ponownie wyłączono – rozpoczęła się wówczas instalacja nowego detektora o nazwie Advanced Virgo. Projekt ten ma na celu aż dziesięciokrotne zwiększenie czułości całego instrumentu. Dodano do niego między innymi nowe zwierciadła odbijające światło lasera oraz system optyki adaptywnej, który umożliwia lepszą korektę efektów aberracji. Zainstalowano również cztery „kriopułpaki” na końcach obu ramion, w celu wyłapywania resztkowych cząstek pochodzących z tak zwanych wież lustrzanych. Prace nad usprawnieniem urządzenia mają zostać zakończone w roku 2018, ale już teraz Virgo działa - i czujnie obserwuje.
Na zdjęciu: GW170814 – pierwsze fale grawitacyjne wychwycone przez detektor Virgo. Źródło: LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration
Pierwsza detekcja fal grawitacyjnych z udziałem Advanced Virgo została ogłoszona do publicznej wiadomości 27 września 2017 i jest dziś znana jako GW170814.
W ramach międzynarodowego projektu LIGO-Virgo działa polska grupa Virgo-POLGRAW.
Czytaj więcej: