I rivelatori di onde gravitazionali si preparano al prossimo ciclo di osservazione
La collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA sta facendo progressi verso l’inizio del prossimo ciclo di osservazione. Dopo tre anni di lavoro per migliorare le prestazioni dei rivelatori, l’inizio del quarto periodo osservativo (O4) è previsto per il 24 maggio 2023. I rivelatori continuano a progredire verso gli obiettivi di sensibilità di O4 e i due LIGO sono appena passati dal commissioning all’Engineering Run (ER15), che deve essere completato prima che O4 possa iniziare. Anche Virgo si sta unendo all’Engineering Run, ma per un periodo di tempo limitato, dando priorità alle attività di commissioning volte a migliorare la sensibilità. KAGRA non ha iniziato l’Engineering Run, ma continuerà il commissioning per migliorare la sensibilità fino all’inizio di O4.
L’obiettivo di questo Engineering Run collaborativo è quello di testare gli strumenti aggiornati in tempo reale e, in particolare, i sistemi necessari alla rete di rivelatori per osservare insieme.
Gli ultimi importanti upgrades a LIGO e Virgo porteranno a rivelatori più sensibili, in grado di rivelare anche onde gravitazionali più “deboli”, ossia un numero maggiore di eventi rispetto al passato.
Ci aspettiamo di osservare degli eventi durante l’Engineering Run; se si verificheranno degli eventi candidati eccezionali (che presentano un segnale particolarmente forte, soprattutto se è probabile che sia associato a una controparte elettromagnetica), saranno resi noti alla comunità scientifica tramite GraceDB (Gravitational-Wave Candidate Event Database, https://gracedb.ligo.org) e GCN (General Coordinates Network, https://gcn.nasa.gov) e studiati ulteriormente.
O4 comprenderà 18 mesi di osservazione attiva, che si estenderanno fino al 2025, con fino a due mesi di commissioning previsti durante il run. Il prolungamento del tempo di funzionamento aumenterà la produzione scientifica di O4 e consentirà di avere più tempo per preparare gli aggiornamenti per la pausa O4-O5.
Dal commissioning all’Engineering Run al periodo di osservazione
I rivelatori di onde gravitazionali attraversano diverse fasi per migliorare la sensibilità, assicurando al contempo un equilibrio con la raccolta dei dati. Dopo il completamento della manutenzione e l’installazione degli upgrades previsti durante il pre-commissioning, i rivelatori passano alla fase di commissioning. Durante la fase di commissioning, l’attenzione si concentra sull’integrazione dei singoli upgrades nel rivelatore, in modo che funzioni il più vicino possibile alla sensibilità di progetto.
Una volta che il team di commissioning è soddisfatto delle prestazioni dei rivelatori, si passa a una fase di engineering in cui l’obiettivo è quello di ottenere il massimo duty cicle o tempo di attività (il tempo in cui il rivelatore è in grado di raccogliere dati) prima di passare alla fase di osservazione. La transizione tra le fasi è un processo dinamico in cui molti fattori contribuiscono alla decisione di passare da una fase all’altra.
Osservatori di onde gravitazionali
LIGO è finanziato dalla NSF e gestito dal Caltech e dal MIT, che hanno ideato e costruito il progetto. Il sostegno finanziario al progetto Advanced LIGO è stato guidato dalla NSF, con un contributo significativo di Germania (Max Planck Society), Regno Unito (Science and Technology Facilities Council) e Australia (Australian Research Council). Oltre 1.400 scienziati di tutto il mondo partecipano al progetto attraverso la LIGO Scientific Collaboration, che comprende la GEO Collaboration. Altri partner sono elencati sul sito http://ligo.org/partners.php.
La Collaborazione Virgo è attualmente composta da circa 846 membri provenienti da 142 istituzioni di 15 diversi Paesi (principalmente europei). L’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) ospita il rivelatore Virgo vicino a Pisa, in Italia, ed è finanziato dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia, dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italia e dall’Istituto Nazionale di Fisica Subatomica (Nikhef) nei Paesi Bassi. Un elenco dei gruppi della Collaborazione Virgo è disponibile all’indirizzo http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/. Ulteriori informazioni sono disponibili sul sito web di Virgo http://www.virgo-gw.eu.KAGRA è un interferometro laser con bracci di 3 km di lunghezza a Kamioka, Gifu, Giappone. L’istituto ospitante è l’Institute of Cosmic Ray Researches (ICRR) dell’Università di Tokyo, mentre l’Osservatorio Astronomico Nazionale del Giappone (NAOJ) e la High Energy Accelerator Research Organization (KEK) sono co-ospiti. La collaborazione KAGRA è composta da oltre 480 membri provenienti da 115 istituti di 17 Paesi/regioni. Le informazioni generali sul KAGRA sono disponibili sul sito web https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/. Le risorse per i ricercatori sono accessibili da http://gwwiki.icrr.u-tokyo.ac.jp/JGWwiki/KAGRA.