LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) ma wznowić polowanie na fale grawitacyjne – zmarszczki w czasie i przestrzeni – 1 kwietnia 2019 roku, po tym, gdy otrzyma serię ulepszeń laserów, luster i innych komponentów. LIGO – który składa się z bliźniaczych detektorów zlokalizowanych w Waszyngtonie i Luizjanie – jest teraz czulszy o ok. 40%, co oznacza, że może badać jeszcze większy niż wcześniej obszar i potężne zdarzenia wywołujące fale grawitacyjne, takie jak zderzenia czarnych dziur.
Do poszukiwań dołącza Virgo, europejski detektor fal grawitacyjnych, znajdujący się w Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym (Europen Gravitational Observatory – EGO) we Włoszech, który niemal podwoił swoją czułość od czasu uruchomienia. Instrument ten również wznowi prace 1 kwietnia 2019 roku.
W trzecim cyklu obserwacyjnym osiągnęliśmy znaczną 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 roku, po tym, gdy instrument LIGO rozpoczął 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 miliarda 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 jedno wybuchowe zderzenie 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 operują teraz 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 tury 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 niedostrzegalne połączenie 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 obserwacji LIGO będzie w stanie zobaczyć te zdarzenia z odległości średnio 550 milionów lat świetlnych (czyli 190 milionów 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 tego 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, co pozwala także zwiększyć czułość detektorów na fale grawitacyjne.
Kolejne ulepszenia zostały wprowadzone do luster LIGO w obu lokalizacjach – pięć z ośmiu zmieniono na wersje o większej wydajności.
Więcej:
LIGO And Virgo Resume Search For Ripples In Space And Time
Źródło: LIGO News
Opracowanie: Agnieszka Nowak
