Három év után újra mérnek a gravitációshullám-obszervatóriumok

Május végén újra munkába áll az Egyesült Államokban a LIGO-obszervatórium két egymástól 3000 kilométerre fekvő detektora. Az amerikai tudományos alap legdrágább programja, a lézer interferometriás gravitációshullám-obszervatórium műszaki szünete három évig tartott, közben új technika beépítésével erősítették a képességeit.

Az egyik ilyen új technika az úgynevezett „préselt fény”, ami a detektorokba érkező zaj csökkentésével növeli a mérések érzékenységét, a szakemberek várakozásai szerint duplájára.

A gravitációs hullámok a tér-idő szövetében mozgó fodrok, amelyeket hatalmas tömegű égitestek szélsőségesen nagy gyorsulása vált ki, mint amilyen a fekete lyukak vagy neutroncsillagok ütközése. Ezeket a hullámokat két, 4 kilométer hosszúságú, egymásra merőleges vákuumcsőben visszaverődő fény mérésével tudják észlelni, amikor a gravitációs hullám miatt pár pillanatra az egyik kar hosszabb és a másik rövidebb lesz. Az obszervatórium olyan érzékeny, hogy a tudósok egy atommag töredékének megfelelő mértékű eltérését is képesek kimutatni, miközben kiszűrik a legközelebbi tengerpartra vetődő hullámok okozta remegést.

A préselt fény technikai megvalósításához a karok végéhez hozzáépítettek egy-egy 300 méter hosszú optikai üreget. A módszer a fény kvantum tulajdonságait kihasználva képes a zajt szűrni – a detektor így a korábbinál sokkal gyengébb jeleket is képes felismerni.

Jelenleg négy működő gravitációshullám-obszervatórium van, a LIGO hanfordi és livingstoni obszervatóriumán kívül az olaszországi Pisában működő Virgo és a Japánban található KAGRA. A Virgo berendezéseit jelenleg pár hónapig még kalibrálják, míg a KAGRA rövid működés után hamarosan technikai szünetre megy.

Az űrlényeket is megtalálhatják vele

A LIGO 2015-ös indulása óta három mérési szezont futott. Az első szakasz négy hónapig tartott, a második kilenc hónapig, a harmadik 11 hónapig, mielőtt a Covid–19-járvány kikényszerítette a munka felfüggesztését.

A második szezontól a LIGO együtt dolgozott a Virgóval, és együtt 90 különböző gravitációs eseményt detektáltak. Az új technikával a LIGO a jelenlegi legérzékenyebb gravitációs obszervatórium, ami 160-190 megaparszek (durván 620 millió fényév) távolságig képes kimutatni neutroncsillag-párosok összeolvadását, de ez csak az érzékenységet mutató tájékoztató technikai adat, mert a nagyobb energiájú hullámokat verő eseményeket, mint a fekete lyukak összeolvadását, ennél nagyobb távolságról is lehet észlelni.

A most induló negyedik mérési időszak várhatóan 18 hónapig tart majd, és a szakemberek szerint a többi obszervatórium részvételével a modern asztrofizika határait feszegető megfigyelésekre is sor kerülhet. Korábban például felvetődött, hogy idegen civilizációk bolygó méretű űrhajóinak felfedezésére is használhatók az ilyen obszervatóriumok. A nemzetközi munkában az ELTE szakemberei is részt vesznek.

(IFL Science, Univere Today)