Detektory fal grawitacyjnych wznawiają obserwacje

24 maja zaczęła się nowa kampania obserwacyjna, nazwana 04, obejmująca współpracę LIGO-Virgo-KAGRA (LVK). W jej trakcie detektory fala grawitacyjnych osiągną największą jak dotąd czułość, co daje nadzieje na nowe ciekawe odkrycia w astronomii fal grawitacyjnych. Kampania obserwacyjna zaplanowana jest na 20 miesięcy, przy czym okresy przerw technicznych potrwają do 2 miesięcy.

Obserwatoria uczestniczące w LVK znajdują się na trzech kontynentach. LIGO mieści się w Stanach Zjednoczonych, Virgo we Włoszech, a KAGRA w Japonii. Działalność LIGO została wznowiona 24 maja, Virgo dołączy nieco później. Z kolei KAGRA będzie obserwować przez jeden miesiąc, a potem będą dokonywane ulepszenia w tym obserwatorium i powtórnie dołączy za jakiś czas.

„Dzięki pracy wykonanej przez ostatnie kilka lat przez ponad tysiąc osób z całego świata, uzyskamy najgłębszy jak dotąd wgląd we Wszechświat fal grawitacyjnych. 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” – wskazała Jess McIver, wiceprzewodnicząca LIGO Scientific Collaboration (LSC).

Europejski detektor Virgo jest w tej chwili w trakcie prac nad zwiększeniem czułości. Przez ostatnie kilka miesięcy zidentyfikowano różne źródła szumu i zwiększano czułość, ale proces te jeszcze nie zakończył się w pełni. Dlatego detektor dołączy do kampanii obserwacyjnej nieco później.

Detektory LIGO zaczęły obserwacje z czułością zwiększoną o 30 proc. Efektem będzie zapewne wzrost liczby detekcji sygnałów fal grawitacyjnych. Naukowcy przewidują, że średnio co 2 lub 3 dni będą obserwować efekty złączenia się czarnych dziur. Dzięki większej czułości będzie można też więcej wywnioskować z zebranych danych.

Istnienie fal grawitacyjnych było przewidywane teoretycznie od dawna. Są to odkształcenia w czasoprzestrzeni przemieszczające się z prędkością światłą w próżni. Inaczej można powiedzieć, że są to drgania pola grawitacyjnego. Istnienie fal grawitacyjnych wynika z ogólnej teorii względności Alberta Einsteina. Ich źródłem są ciała poruszające się z przyspieszeniem. Efekt jest jednak niezwykle słaby. Aby móc go wykryć potrzebne są duże masy i duże przyspieszenia, czyli na przykład układy zderzających się czarnych dziur lub gwiazd neutronowych.

Obserwacyjne potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych uzyskano w 2015 roku, kiedy to detektory LIGO dokonały pierwszej detekcji tego zjawiska (wyniki analiz ogłoszono w 2016 roku). Kilka lat później Rainer Weiss, Barry C. Barish i Kip S. Thorne otrzymali Nagrodę Nobla z fizyki za to osiągnięcie.

Do tej pory udało się wykryć dużo więcej zdarzeń na falach grawitacyjnych, a w szczególności zaobserwowano zarówno fale grawitacyjne, jak i kilonową na falach elektromagnetycznych, czyli efekty zderzenia dwóch gwiazd neutronowych. Było to ostateczne potwierdzenie, że detektory faktycznie rejestrują fale grawitacyjne. Na liście detekcji znajduje się obecnie ponad 80 połączeń (koalescencji) czarnych dziur, dwa prawdopodobne połączenia gwiazd neutronowych oraz kilka przypuszczalnych przypadków zderzeń czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi.

Detektory LIGO to projekt amerykański, w który zaangażowanych jest ponad 1500 naukowców z całego świata. W ramach Virgo współpracuje około 850 naukowców ze 143 instytucji z 15 krajów. Obserwatorium znajduje się niedaleko Pizy we Włoszech i jest nazywane Europejskim Obserwatorium Grawitacyjnym (EGO). Z kolei KAGRA znajduje się w Kamioka koło Gifu w Japonii. W japońskim projekcie bierze udział 480 osób ze 115 instytutów z 17 krajów.

W badaniach fal grawitacyjnych biorą udział także polscy naukowcy z różnych instytutów.

Warto dodać, że w połowie maja Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) uruchomiło w Obserwatorium La Silla w Chile sieć trzech teleskopów należących do konsorcjum BlackGEM. Instrumenty te są przeznaczone do poszukiwań na falach elektromagnetycznych zjawisk towarzyszących detekcjom dokonanym przez obserwatoria fal grawitacyjnych.(PAP)

cza/ agt/