Detektory fal grawitacyjnych rozpoczynają kolejną kampanię obserwacyjną, aby odkrywać tajemnice Wszechświata
Dziś współpraca LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) rozpoczyna nowy cykl obserwacji z ulepszonymi instrumentami. Dodatkowo zastosowano nowe, bardziej precyzyjne modele sygnałów oraz zaawansowane metody analizy danych. Współpraca LVK składa się z naukowców z całego świata, którzy korzystają z sieci obserwatoriów – LIGO w Stanach Zjednoczonych, Virgo w Europie i KAGRA w Japonii – w celu detekcji fal grawitacyjnych, czyli oscylacji czasoprzestrzeni, generowanych przez zderzenia czarnych dziur i inne ekstremalne zjawiska kosmiczne.
Podczas obecnej kampanii obserwacyjnej, tzw O4, detektory fal grawitacyjnych osiągną największą czułość dając nadzieję na nowe spektakularne odkrycia astronomii fal grawitacyjnych. O4 rozpocznie się 24 maja i potrwa 20 miesięcy, wliczając w to okresy przerw technicznych trwające do dwóch miesięcy. LIGO wznowi działalność 24 maja, podczas gdy Virgo dołączy w późniejszym terminie. KAGRA dołączy na jeden miesiąc, rozpoczynając od 24 maja, a następnie wznowi obserwacje, na późniejszym etapie, po przeprowadzeniu pewnych ulepszeń.
“Dzięki pracy ponad tysiąca osób z całego świata przez ostatnie kilka lat, uzyskamy najgłębszy dotychczas wgląd we Wszechświat fal grawitacyjnych” – powiedziała Jess McIver, wiceprzewodnicząca LIGO Scientific Collaboration (LSC). “Większy zasięg oznacza, że dowiemy się więcej o czarnych dziurach i gwiazdach neutronowych oraz zwiększa szanse na odkrycie czegoś nowego. Jesteśmy bardzo podekscytowani tym co zaobserwujemy”.
Detektor Virgo będzie kontynuował prace udoskonalania w celu zwiększenia swojej czułości przed dołączeniem do O4 w późniejszym terminie tego roku. “Przez ostatnie kilka miesięcy zidentyfikowaliśmy różne źródła szumu i poczyniliśmy duże postępy w zakresie czułości, ale nie jest ona jeszcze osiągnięta w pełni” – oświadczył niedawno wybrany rzecznik Virgo, Gianluca Gemme. “Jesteśmy przekonani, że znaczne zwiększenie czułości detektora jest najlepszym sposobem na maksymalizację jego potencjału badawczego.”
KAGRA działa teraz z czułością zaplanowaną na początek O4. Jun’ichi Yokoyama, przewodniczący KAGRA Scientific Congress, mówi: “KAGRA jest pierwszym detektorem 2,5 generacji na świecie, który rozpoczął działalność 20 lat po LIGO. Dołączymy do O4 na jeden miesiąc i wznowimy proces optymalizacji, aby dalej poprawić czułość w kierunku naszej pierwszej detekcji”.
Dzięki zwiększonej czułości detektorów w O4 będziemy obserwować większą część Wszechświata niż podczas poprzednich kampanii obserwacyjnych. Detektory LIGO rozpoczną O4 z czułością zwiększoną o około 30%. Ta większa czułość przyczyni się do wzrostu liczby detekcji sygnałów fal grawitacyjnych. Dzięki temu będzie można zaobserwować średnio co 2 lub 3 dni koalescencję czarnych dziur. Dodatkowo, większa czułość pozwoli na uzyskanie większej ilości informacji fizycznych (w tym unikalnych informacji astrofizycznych i kosmologicznych) z danych. Ta większa dokładność sygnału poprawi zdolność naukowców do testowania ogólnej teorii względności Einsteina i wnioskowania o rzeczywistej populacji tzw obiektów zwartych czyli pozostałości po gwiazdach w lokalnym Wszechświecie.
Pierwsze sygnały fal grawitacyjnych zostały wykryte w 2015 roku. Dwa lata później, LIGO i Virgo wykryły koalescencję (połączenie się) dwóch gwiazd neutronowych, które spowodowało eksplozję zwana kilonową, zaobserwowaną przez dziesiątki teleskopów na całym świecie. Do tej pory globalna sieć wykryła ponad 80 koalescencji czarnych dziur, dwa prawdopodobne połączenia się dwóch gwiazd neutronowych oraz kilka zdarzeń, które najprawdopodobniej były koalescencją czarnej dziury i gwiazdy neutronowej. Podczas kampanii O4 badacze spodziewają się obserwacji jeszcze bardziej energetycznych zjawisk i zdobycia nowego wglądu w naturę Wszechświata.
Podobnie jak w poprzednich kampaniach obserwacyjnych, alerty dotyczące kandydatów na źródła fal grawitacyjnych będą udostępniane publicznie podczas O4. Informacje na temat sposobu otrzymywania i interpretacji publicznych alertów są dostępne na stronie https://wiki.gw-astronomy.org/OpenLVEM.
Obserwatoria fal grawitacyjnych
LIGO jest finansowane przez NSF i prowadzone przez Caltech i MIT, które opracowały i zbudowały ten projekt. Wsparcie finansowe dla projektu Advanced LIGO było prowadzone przez NSF we współpracy z Niemcami (Max Planck Society), Wielką Brytanią (Science and Technology Facilities Council) oraz Australią (Australian Research Council), które zadeklarowały istotny wkład w projekt. Ponad 1500 naukowców z całego świata bierze udział w tym wysiłku poprzez LIGO Scientific Collaboration, do której należy także GEO Collaboration. Dodatkowi partnerzy są wymienieni na stronie http://ligo.org/partners.php.
Współpraca Virgo składa się obecnie z ok. 850 członków z 143 instytucji z 15 różnych (głównie europejskich) krajów. Europejskie Obserwatorium Grawitacyjne (EGO) znajduje się we Włoszech w pobliżu Pizy i jest finansowane przez Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) we Francji, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) we Włoszech oraz National Institute for Subatomic Physics (Nikhef) w Holandii. Lista grup współpracujących z Virgo Collaboration można znaleźć pod adresem https://www.virgo-gw.eu/about/scientific-collaboration/. Więcej informacji dostępnych jest na stronie internetowej Virgo pod adresem https://www.virgo-gw.eu.
KAGRA to interferometr laserowy o długości ramienia 3 km, zlokalizowany w Kamioka, w Gifu, w Japonii. Instytutem gospodarzem jest Institute for Cosmic Ray Research (ICRR) na Uniwersytecie w Tokio, a współgospodarzami projektu są National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) i High Energy Accelerator Research Organization (KEK). Kolaboracja KAGRA składa się z ponad 480 członków z 115 instytutów z 17 krajów/regionów. Informacje ogólne na temat KAGRA dostępne są na stronie internetowej https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/. Zasoby dla naukowców można znaleźć pod adresem http://gwwiki.icrr.u-tokyo.ac.jp/JGWwiki/KAGRA.