El detector de ondas gravitacionales de LIGO vuelve a funcionar después de 3 años de actualizaciones

Después de una pausa de tres años, científicos en los EE. UU. acaban de encender detectores capaces de hacer esto. Medición de ondas gravitacionales Pequeñas ondas en el espacio mismo que viajan a través del universo.

A diferencia de las ondas de luz, las ondas gravitacionales convergen No se ve obstaculizado por galaxias, estrellas, gas y polvo. que llenan el universo. Esto significa que al medir las ondas gravitacionales, Astrofísicos como yo Puede echar un vistazo directamente al corazón de algunos de estos fenómenos más emocionantes del universo.

Desde 2020, el Observatorio láser de ondas gravitacionales interferométricas, comúnmente conocido como Lego – Estaba dormido mientras realizaba algunas promociones emocionantes. Estas mejoras se Sensibilidad significativamente mayor LIGO y debería permitir que la instalación detecte objetos distantes que producen ondas más pequeñas en el objeto Tiempo libre.

Al descubrir más eventos que crean ondas gravitacionales, habrá más oportunidades para que los astrónomos observen la luz producida por esos mismos eventos. ver un evento a través de múltiples canales de informaciónun enfoque llamado Astronomía multimensajerosProporciona a los astrónomos Oportunidades raras y buscadas Aprenda sobre física que está más allá del alcance de cualquier prueba de laboratorio.

ondas en el espacio-tiempo

de acuerdo a Teoría general de la relatividad de EinsteinY la masa y la energía distorsionan la forma del espacio y el tiempo. La curvatura del espacio-tiempo determina cómo se mueven los objetos entre sí, lo que las personas experimentan como gravedad.

Las ondas gravitacionales se crean cuando objetos masivos como agujeros negros o estrellas de neutrones se fusionan entre sí, produciendo cambios grandes y abruptos en el espacio. El proceso de doblarse y flexionarse en el espacio envía ondas a través del universo como un Una ola a través de un estanque tranquilo. Estas ondas viajan en todas direcciones desde la turbulencia, curvando delicadamente el espacio mientras lo hacen, y cambiando muy levemente la distancia entre los objetos en su camino.

Aunque los eventos astronómicos que producen ondas gravitacionales involucran algunos de los objetos más masivos del universo, la expansión y contracción del espacio es muy pequeña. Una poderosa onda gravitacional que atraviesa la Vía Láctea puede cambiar el diámetro de toda la galaxia en tres pies (un metro).

Primeras observaciones de ondas gravitacionales

Aunque Einstein lo predijo por primera vez en 1916, los científicos de la época tenían pocas esperanzas de medir los sutiles cambios en la distancia que postulaba la teoría de las ondas gravitacionales.

Alrededor del año 2000, los científicos de Caltech, MIT y otras universidades de todo el mundo terminaron de construir lo que es esencialmente la regla más precisa que jamás haya existido: Observatorio LEGO.

LIGO consiste en dos observatorios separados, uno ubicado en Hanford, Washington, y el otro en Livingston, Louisiana. Cada observatorio tiene la forma de una L gigante con dos brazos de cuatro kilómetros (2,5 millas) que se extienden desde el centro de la instalación en ángulos de 90 grados entre sí.

Para medir las ondas gravitacionales, los investigadores hacen brillar un láser desde el centro de la instalación hasta la base de la L. Allí, el láser se divide de modo que un rayo viaja por cada brazo, se refleja en el espejo y regresa a la base. Si una onda gravitatoria pasa a través de los brazos mientras el láser brilla, los dos rayos regresarán al centro en momentos ligeramente diferentes. Al medir esta diferencia, los físicos pueden discernir que una onda gravitatoria ha pasado a través de la instalación.

LIGO se puso a trabajar a principios de la década de 2000, pero no era lo suficientemente sensible para detectar ondas gravitacionales. Por lo tanto, en 2010, el equipo de LIGO cerró temporalmente la instalación por trabajo. Actualizaciones para mejorar la sensibilidad. La versión mejorada de LIGO ha comenzado Datos recogidos en 2015 y casi inmediatamente detección de ondas gravitacionales Fue causado por la fusión de dos agujeros negros.

Desde 2015, LIGO se ha completado Tres recorridos de observación. La primera, la carrera O1, duró unos cuatro meses; el segundo, O2, tiene unos nueve meses; Y el tercero, O3, funcionó durante 11 meses antes de que la pandemia de COVID-19 obligara a cerrar las instalaciones. A partir de O2, LIGO ha estado observando junto con El observatorio italiano se llama Torre de la Doncella.

Entre cada ejecución, los científicos mejoraron el hardware del detector y los métodos de análisis de datos. Al final de la carrera O3 en marzo de 2020, los investigadores de las colaboraciones LIGO y Virgo descubrieron Unas 90 ondas gravitacionales De la fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones.

Los observatorios siguen Todavía no ha alcanzado la máxima sensibilidad de diseño. Por lo tanto, en 2020, ambos observatorios están cerrados por actualizaciones. otra vez.

Haz algunas actualizaciones

Los científicos han estado trabajando en Muchas mejoras tecnológicas.

Una actualización particularmente prometedora incluyó la adición de 1,000 pies (300 m) cavidad óptica para mejorar un Una técnica llamada compresión.. La presión permite a los científicos reducir el ruido del detector utilizando las propiedades cuánticas de la luz. Con esta actualización, el equipo de LIGO debería poder detectar ondas gravitacionales mucho más débiles que antes.

mi equipo y yo Son científicos de datos en la colaboración LIGO, y hemos trabajado en varias actualizaciones diferentes para la colaboración LIGO. Software utilizado para procesar datos LIGO y algoritmos que reconoces Signos de ondas gravitacionales en esos datos.. Estos algoritmos funcionan buscando patrones coincidentes Modelos teóricos para millones de posibles eventos de fusión de agujeros negros y estrellas de neutrones. El algoritmo mejorado debería poder detectar señales débiles de ondas gravitacionales del ruido de fondo en los datos más fácilmente que las versiones anteriores de los algoritmos.

Era de alta resolución en astronomía

A principios de mayo de 2023, LIGO comenzó una breve prueba, llamada ejecución de ingeniería, para asegurarse de que todo funcionara. El 18 de mayo, LIGO detectó posibles ondas gravitacionales Son causados ​​por la fusión de una estrella de neutrones en un agujero negro..

LIGO observación estará en funcionamiento durante 20 meses en 04 oficialmente a partir del 24 de mayo, Más tarde se le unirán Virgo y un nuevo observatorio japonés: el detector de ondas gravitacionales Kamioka, o KAGRA.

Si bien hay muchos objetivos científicos de este rango, hay un enfoque particular en detectar ondas gravitacionales y ubicarlas en tiempo real. Si el equipo puede identificar un evento de ondas gravitacionales, descubrir la fuente de las ondas y alertar rápidamente a otros astrónomos sobre estas detecciones, permitirá a los astrónomos apuntar otros telescopios que recolectan luz visible, ondas de radio u otros tipos de datos en la fuente de la onda gravitatoria. Combine múltiples canales de información en un solo evento. Astrofísica de mensajes múltiples Es como agregar color y sonido a una película muda en blanco y negro y puede proporcionar una comprensión mucho más profunda de los fenómenos astrofísicos.

Los astrónomos han observado un solo evento tanto en ondas gravitacionales como en luz visible Sin embargo, una fusión Dos estrellas de neutrones vistas en 2017. Pero a partir de este único evento, los físicos pudieron estudiar La expansión del universo Y confirma el origen de algunos de los eventos más energéticos del universo conocidos como estallidos de rayos gamma.

Con O4 en funcionamiento, los astrónomos tendrán acceso a los observatorios de ondas gravitacionales más sensibles de la historia y, con suerte, recopilarán más datos que nunca. Mis colegas y yo esperamos que los próximos meses produzcan una, o quizás muchas, observaciones de múltiples mensajes que traspasarán los límites de la astrofísica moderna.

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