Вдосконалений LIGO почне новий пошук гравітаційних хвиль

Після п’ятирічного удосконалення найбільш потужний детектор гравітаційних хвиль знову приступив до роботи – виявлення найменших сумнівів в просторі-часі.

Лазерна інтерферометрична обсерваторія, що вивчає гравітаційні хвилі (LIGO) і двох окремо розташованих об’єктів, що знаходяться в Містах Вашингтон і Луїзіана. Її призначення – виявлення проходження гравітаційних хвиль в навколишньому просторі-часі. Гравітаційні хвилі утворюються при прискоренні і уповільненні руху космічних об’єктів з колосальною масою, їх можуть генерувати, як прогнозують вчені, такі екстремальні космічні події, як зіткнення чорних дір і спалахи наднових зірок. Поширення гравітаційних хвиль в просторі, енергозберігаючих цих подій, нагадує водну брижі, що йде по поверхні ставка.

Поява можливості виявлення подібних хвиль відкриє нову еру в гравітаційної хвильової астрономії. Отримані сигнали можна використовувати для вивчення внутрішніх процесів ряду найбільш енергійних подій у Всесвіті.

Перший етап спостережень LIGO проходив протягом 2002 – 2010 рр, але за ці 8 років обсерваторія не виявлено сигналів, що підтверджують існування гравітаційних хвиль. Проведене удосконалення интерферометров дозволить знизити рівень небажаного шуму, що створює перешкоди при роботі обладнання. Це дозволить оновленої обсерваторії перейти на новий, більш точний режим пошуку цих невловимих гравітаційних коливань. У п’ятницю оновлений LIGO приступив до досліджень, володіючи в 3 рази більшу чутливість у порівнянні зі своїм попередником.

Як стверджують співробітники обсерваторії, нові і вдосконалені детектори зможуть виявити гравітаційні хвилі, що йдуть з відстані, що становить 225 мільйонів світлових років. При дослідженнях, які проводилися до оновлення обладнання, протяжність відстані, охопленого пошуком, не перевищувала 65 мільйонів світлових років. (Для порівняння, оновлений LIGO може виявити гравітаційні хвилі, які виходять з області космосу, розташованої в 10 разів далі найближчій до нашого Чумацького Шляху галактики Андромеди.) Таке поліпшення чутливості дозволить охопити в 27 разів більшу площу простору щодо попередніх досліджень.

Існування гравітаційних хвиль передбачає загальна теорія відносності Ейнштейна і непрямі спостереження переконують астрофізиків в тому, що вони є і мають певний вплив. У той же час вловити їх в навколишньому космічному просторі при безпосередньому спостереженні не виходить. Це означає, що коливання гравітаційних хвиль слабкіше, ніж вважали раніше, і для їх виявлення потрібні більш чутливі прилади (наприклад, вдосконалений LIGO).

Хоча пошук досі був досить складним, що займаються цим важливим експериментом провідні вчені сподіваються виявити ці хвилі в просторі-часі.

Як зазначив в інтерв’ю BBC World Service Кіп Торн, який є фізиком-теоретиком Каліфорнійського технологічного інституту, який стояв біля витоків цього дослідницького експерименту, немає сумнівів в тому, що гравітаційні коливання будуть знайдені. Якщо навіть оновлена обсерваторія не зможе знайти ознаки їх існування, це буде дуже дивно.

Девід Рейц, виконавчий директор програми LIGO Каліфорнійського технологічного інституту в своєму прес-релізі стверджує, що експериментальні спроби виявлення гравітаційних хвиль проводяться вже понад 50 років, але до цих пір не були виявлені через те, що вони дуже рідкісні і мають мінімальну амплітуду коливань .

Але наскільки вони малі? Так як гравітаційні хвилі проходять через навколишній нас космос, дрібні коливання, що виникають в просторі, яка відділяє об’єкти, повинні бути виявлені, і сучасні лазери системи здатні визначити коливання, складові одну мільярдну частину ширини атома. Але зі збільшенням чутливості інтерферометра, він може почати відчувати небажані сигнали. Внаслідок цього обсерваторію LIGO побудували у вигляді двох віддалених один від одного об’єктів, розташованих на протилежних сторонах США. Якщо одна станція виявляє слабкий сигнал, а друга – ні, це можуть бути місцеві коливання, які викликані сейсмічною активністю або рухомим транспортом. При виявленні сигналу обома станціями можна припустити про те, що виявлена гравітаційна хвиля.

Тепер же, при використанні нової технології, стабілізується дзеркала інтерферометра вдосконаленою обсерваторії, шуми, що впливають на чутливість LIGO, видалені, що дозволяє детектору відчувати набагато слабші сигнали. Це може стати початком нової ери астрономії, що вивчає гравітаційні хвилі. Вчені сподіваються, що завдяки точній настройці обладнання, воно зможе вловлювати хвилі на відстані, в 10 разів перевищує колишнє, що дозволить виявити відгомони найбільших космічних зіткнень.

До того ж, як додав Рейц, здатність обсерваторії бачити в 10 разів більше допоможе виявити велику кількість злиття подвійних нейтронних зірок щорічно.

Ссылка на основную публикацию