Проект LIGO начинает новую охоту за гравитационными волнами

Последняя кампания, известная как О4, началась 24 мая.

Семь лет назад исследователи из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO) сообщили о первом обнаружении гравитационных волн. Сейчас список кандидатов в гравитационные волны насчитывает почти 100.

А астрономы уверены, что смогут найти еще больше подобных пульсаций в ткани пространства-времени, вызванных ускорением массивных объектов — например, двух черных дыр, движущихся по спирали друг к другу в результате катастрофического слияния.

24 мая ознаменовало начало наблюдательного захода 4 (O4), новейшего проекта сотрудничества LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). Астрономы надеются, что с помощью недавно модернизированных детекторов гравитационных волн O4 сможет сделать наблюдение гравитационных волн – и объектов, которые их производят – повседневным явлением.

Связанный:Охота на гравитационные волны: проект лазерного интерферометра LIGO в фотографиях

«Мы рассчитываем уйти от того, что было в нашем предыдущем эксперименте — одна нейтронная звезда каждые пару месяцев, одна [двойная] черная дыра каждую неделю или 10 дней», — сказал Сальваторе Витале, астрофизик из Массачусетского технологического института (MIT). , «чтобы получать двойную черную дыру каждый день или два, получать нейтронную звезду каждую неделю».

Гравитационные волны являются побочным продуктом общей теории относительности, как это предполагал Альберт Эйнштейн сто лет назад. Общая теория относительности утверждает, что пространство и время подобны ткани. Каждый объект оставляет вмятину на этой ткани, которую мы воспринимаем как гравитацию. В этом мире возмущения — например, столкновение двух черных дыр — могут вызвать рябь по ткани. Астрономы могут использовать лазерные детекторы, чтобы обнаружить эту рябь.

Как следует из названия LVK, это сотрудничество представляет собой многостороннюю попытку, объединяющую четыре детектора на трех континентах: два детектора LIGO: один в Ливингстоне, штат Луизиана, и другой в Хэнфорде, штат Вашингтон; Дева в Европе, простирающаяся через тосканские равнины к юго-востоку от Пизы, Италия; и КАГРА, под горами центральной Японии.

Увы, на момент начала О4 только пара LIGO полностью работоспособна. Деве необходимо отремонтировать поврежденное зеркало, и оно останется деактивированным в течение неопределенного периода времени. Тем временем KAGRA будет наблюдать всего месяц, прежде чем снова отключиться; он не достиг целевой чувствительности, и его операторы надеются перезапустить его снова в конце 2024 года.

Астрономам нужно больше детекторов, потому что один детектор гравитационных волн не дает подробностей о направлении движения волн. Итак, им нужно несколько детекторов, чтобы фактически триангулировать источник гравитационных волн. Благодаря всем четырем астрономам удалось проследить источник на площади всего в несколько квадратных градусов неба. Имея всего два детектора, они застряли в гораздо большем участке неба.

«Нам будет труднее говорить нашим друзьям с телескопами, куда направлять их телескоп», — сказал Витале.

— Мы могли бы охотиться за гравитационными волнами на Луне, если эта дикая идея осуществится

— Наблюдение «настоящего» Большого взрыва сквозь гравитационные волны

— Первый в своем роде телескоп будет охотиться за источниками гравитационных волн

Но даже два детектора могут принести пользу науке. Благодаря повышенной чувствительности детекторы могут обнаруживать более слабые или более отдаленные гравитационные волны. Это означает, что ученые могут обнаружить больше событий.

И благодаря новым событиям они надеются начать отвечать на надвигающийся вопрос: где обычно формировались наблюдаемые ими черные дыры?

Возможно, черные дыры образовались внутри галактик; возможно, они сформировались снаружи, в шаровых скоплениях или в карликовых галактиках. Или, возможно, они первичны, сформировавшись в необработанном космосе в начале Вселенной.

«Чтобы ответить на этот вопрос, вам нужен большой набор данных», — сказал Витале.

Текущий график LVK предусматривает, что O4 будет работать в течение 18 месяцев, до 2025 года. После этого детекторы гравитационных волн отключатся для модернизации и инженерных работ — и снова начнут работать примерно в 2027 году для пятого, более длительного запуска наблюдений.

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы обсуждать новейшие миссии космоса, ночное небо и многое другое! А если у вас есть совет по новостям, исправление или комментарий, дайте нам знать по адресу: [email protected].