19.09.2019
PL EN
01.04.2019 aktualizacja 01.04.2019

Wznowiono poszukiwania fal grawitacyjnych

Inżynierowie podczas prac modernizacyjnych w detektorze LIGO Hanford Observatory. Źródło: LIGO/Caltech/MIT/Jeff Kissel. Inżynierowie podczas prac modernizacyjnych w detektorze LIGO Hanford Observatory. Źródło: LIGO/Caltech/MIT/Jeff Kissel.

Na 1 kwietnia zaplanowano wznowienie pracy amerykańskiego detektora fal grawitacyjnych LIGO. Urządzenie zostało zmodernizowane i jego czułość zwiększyła się o około 40 proc. W obserwacjach weźmie udział także europejski detektor Virgo, którego czułość wzrosła prawie dwukrotnie – informują projekty LIGO i Virgo.

Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) to zestaw dwóch detektorów fal grawitacyjnych pracujących w Stanach Zjednoczonych.

W roku 2015 w trakcie pierwszych obserwacji, w ramach poszerzonego programu zwanego Advanced LIGO, udało się po raz pierwszy wykryć fale grawitacyjne od pary zderzających się czarnych dziur odległych od nas o 1,3 miliarda lat świetlnych. Było to na tyle ważne odkrycie, że za to dokonanie już w 2017 roku przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Od tamtej pory detektory LIGO i Virgo odkryły dziewięć dodatkowych zderzeń czarnych dziur, dla których zarejestrowano fale grawitacyjne. Oprócz tego dokonano detekcji fal grawitacyjnych od zderzenia dwóch gwiazd neutronowych GW170817, a jednocześnie teleskopom optycznym i pracującym w innych długościach fali elektromagnetycznej udało się z tego samego miejsca zarejestrować tzw. kilonową, co potwierdziło ostatecznie, że detekcje fal grawitacyjnych są realne.

Przez ostatni okres detektory podlegały modernizacji w celu zwiększenia ich czułości. Jednym z parametrów używanych do określenia ich czułości jest najdalsza odległość, z jakiej można wykryć zderzenie gwiazd neutronowych. LIGO będzie mogło dostrzec takie zjawisko, jeśli zaszło w odległości do 550 milionów lat świetlnych, czyli o 190 milionów lat świetlnych dalej niż do tej pory.

Zasada detekcji fal grawitacyjnych opiera się na niezwykle precyzyjnym pomiarze odległości w dwóch ramionach detektora. Wiązka laserowa jest skierowana w oba ramiona jednocześnie. Na końcach ramion są zwierciadła, które odbijają promień lasera. Takich odbić następuje wiele, aby zwiększyć dokładność, a na koniec wiązka trafia do fotodetektora. Potem obie wiązki są porównywane komputerowo i dzięki interferencji obliczana jest różnica dróg, jakie przebyły. Odległości te powinny być identyczne, chyba że w trakcie pomiaru przez detektor przejdzie fala grawitacyjna, wtedy jedno z ramion stanie się na chwilę nieco dłuższe (jedna z wiązek laserowych będzie miała nieco dłuższą odległość do pokonania i dotrze do detektora minimalnie później).

Modernizacja LIGO polegała m.in. na podwojeniu mocy laserów służących do precyzyjnych pomiarów zmian odległości. Dodatkowo wymieniono pięć z ośmiu zwierciadeł służących do odbijania wiązki laserowej. Poprawiono także redukcję poziomu szumu kwantowego, którego powodem są losowe fluktuacje fotonów prowadzące do niepewności w pomiarach, które mogą maskować słaby sygnał od fal grawitacyjnych.

„Dla trzeciej rundy obserwacyjnej uzyskaliśmy znaczące polepszenie czułości detektorów. Dzięki wspólnym obserwacjom LIGO i Virgo przez kolejny rok na pewno wykryjemy dużo więcej zjawisk fal grawitacyjnych od różnych rodzajów źródeł. Czekamy na nowe rezultaty, na przykład zderzenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową” - powiedział Peter Fritschel z MIT, kierownik detektorów LIGO. (PAP)

cza/ ekr/

Copyright © Fundacja PAP 2019