Пројекат ЛИГО: Како би ласери могли открити трагове гравитационих таласа

Поглед из ваздуха на ЛИГО

Поглед из ваздуха објекта Ласер Интерферометер Гравитатионал-Ваве Обсерватори (ЛИГО) у Ливингстону, Ла. (Кредит за слику: Цалтецх/ЛИГО Лаборатори)





( Напомена уредника : Сада можете погледати цео 20-минутни документарни филм, 'ЛИГО, Страст за разумевањем', путем Спаце.цом овде: ЛИГО, Страст за разумевањем )

Таласи од насилних космичких судара могу се осјетити широм свијета, а захваљујући новом, осјетљивом детектору за који се очекује да ће сљедеће године почети прикупљати податке, научници би могли по први пут видјети доказе о тим гравитационим валовима са Земље.

Када се две неутронске звезде (остаци експлозија супернове) споје или када се црна рупа споји са неутронском звездом, одјеци спајања могу се проширити по целом космосу. Светлост нам, међутим, само толико говори. Да би сазнали више о маси и кретању судара, астрономи желе да користе гравитационих таласа , таласи у простор-времену настали током ових масивних судара.



Слика 2005. Ласер Интерферометер Гравитатионал-Ваве Обсерватори (ЛИГО) Ханфорд објекта у близини Рицхланда, Васхингтон.

Слика 2005. Ласер Интерферометер Гравитатионал-Ваве Обсерватори (ЛИГО) Ханфорд објекта у близини Рицхланда, Васхингтон.(Кредит за слику: Цалтецх/ЛИГО Лаборатори)

Следеће године астрофизичари би требало да укључе један од најосетљивијих детектора гравитационих таласа икада направљених. Опсерваторија се назива Ласер Интерферометер Гравитатионал-Ваве Обсерватори (ЛИГО, скраћено). Првобитно је имао шест посматрачких циклуса између 2004. и 2010. године, а био је ван мреже пола деценије ради надоградње. Његови заговорници кажу да ће се повратак исплатити. [Фотографије: Лов на гравитационе таласе са ЛИГО -ом]



'Отвара нас за [гледање] већег броја астрофизичких догађаја', рекао је Давид Реитзе, главни истраживач и директор ЛИГО лабораторије. Једно побољшање ће бити боља осетљивост на нижим фреквенцијама, што ће омогућити астрономима да траже црне рупе између 100 и 500 пута веће масе Сунца ако постоје.

Нови документарни филм о ЛИГО -у под називом ' ЛИГО, Страст за разумевањем , 'премијерно је приказан на Спаце.цом 15. априла. Можете га погледати на Спаце.цом или директно од редитеља Каи Стаатс овде: хттп://ввв.каистаатс.цом/филм/лиго/ .

Користећи ласерске зраке, научници су открили физичка изобличења узрокована проласком гравитационих таласа. Погледајте како опсерваторија ЛИГО лови гравитационе таласе на овој инфографици Спаце.цом.



Користећи ласерске зраке, научници су открили физичка изобличења узрокована проласком гравитационих таласа. Погледајте како опсерваторија ЛИГО лови гравитационе таласе на овој инфографици Спаце.цом.(Кредит за слику: Аутор Карл Тате, уметник инфографике)

Од Великог праска до експлозија великих звезда

Гравитациони таласи стигли су на насловне стране у марту када је научни инструмент БИЦЕП2 (скраћеница од Бацкгроунд Имагинг оф Цосмиц Ектрагалацтиц Поларизатион) пронашао прве директне доказе о космичкој инфлацији или великом ширењу космоса које се догодило убрзо након Великог праска.

ЛИГО, међутим, тражи таласе на вишим фреквенцијама, у опсегу од 10 херца до 10 килохерца. Примордијални таласи које је открио БИЦЕП2, рекао је Реитзе, имају 20 редова величине нижу фреквенцију.

Иако ЛИГО заправо није дизајниран да тражи примордијалне таласе, научници су их тражили. Истраживачи су описали тада најтачнију горњу границу примарне позадине гравитационих таласа на високим фреквенцијама. Резултати су објављени у издању часописа Натуре 2009. (од тада их је замијенио БИЦЕП2, рекао је Реитзе.)

Други истакнути резултат дошао је када су научници измерили колико су округли пулсари-супер-густи, сићушни, ротирајући остаци супернова-пратећи асиметрије на њиховим површинама. 'Ако има избочину и удар је довољно велик, генерисаће гравитациони талас', рекао је Реитзе.

Мерење пулсара Ракове маглине помоћу ЛИГО -а није дало „планине“ веће од једног метра (3,4 стопе). 'Одређени пулсари су чак и бољи, са висином мањом од милиметра', додао је Реитзе.

Покретне масе стварају таласе гравитационог зрачења који се протежу и стисну простор-време. Погледајте како гравитациони таласи делују на овој инфографици Спаце.цом.

Покретне масе стварају таласе гравитационог зрачења који се протежу и стисну простор-време. Погледајте како гравитациони таласи делују на овој инфографици Спаце.цом.(Кредит за слику: Аутор Карл Тате, уметник инфографике)

Заустављање за возове и земљотресе

ЛИГО се првобитно састојао од два интерферометра (телескопски пријемници који раде заједно) у Ханфорду (близу Рицхланда, Васхингтон) и једног у Ливингстону, Ла. Напредни ЛИГО од 205 милиона долара има по један интерферометар на свакој локацији, а трећи иде негде ван континента - вероватно Индија. Тамошња влада овај пројекат назива „једним од препознатљивих научних детектора“, рекао је Реитзе, а евалуација локације је у току.

Гдје год да иде интерферометар, то мора бити подручје које није превише склоно земљотресима, како се сензор не би помијешао. Упркос напредној технологији стабилизације, долази до подрхтавања. 'И надгледамо дрмање како бисмо били сигурни да не оштећује податке', рекао је Реитзе. [ Погледајте трејлер за 'ЛИГО, Страст за разумевање' ]

Постоји процедура у Ханфорду и Ливингстону да се заустави научни рад када дође до земљотреса. Запажања у Ливингстону такође морају привремено престати ако теретни воз од 50 аутомобила пројури трачницом удаљеном око 2,4 километра.

„Постоје аутоматски протоколи (помоћу сензора и софтвера) који прате земљотресе и износе интерферометре из„ научног режима “током сеизмичких сметњи земљотреси “, Рекао је Реитзе.

Сваки интерферометар ради тако што убризгава ласер у вакуумски систем, који раздваја сноп на пола како би настале зраке поставио под правим углом један према другом. Сваки сноп иде до огледала удаљених око 4 километра, која се рефлектују уназад.

Гравитациони таласи изазивају ситне, али мерљиве дисторзије у ласерским сноповима које изазивају „променљив образац сметњи“ у фотосензорима који очитавају ласерске рефлексије, рекао је Реитзе. 'У упоредној скали, ако узмете језгро атома и узмете његов пречник и поделите то са 10.000, то је тип промене удаљености који посматрамо.'

ЛИГО -ове способности ће бити 10 пута осетљивије него до сада у потрази за спајањем бинарних неутронских звезда, а моћи ће и боље да открију многе друге космичке појаве - попут црних рупа и супернова. Главни финансијер била је Национална научна фондација, а Калифорнијски технолошки институт води лабораторијске операције.

Пратите Елизабетх Ховелл @ховеллспаце . Пратите нас @Спацедотцом , Фејсбук и Гоогле+ . Оригинални чланак о Спаце.цом .