Na een verbetering van vijf jaar, begon de krachtigste detector van gravitatiegolven opnieuw te werken - de detectie van de kleinste oscillaties in ruimte-tijd.
Het laserinterferometrische observatorium dat gravitatiegolven (LIGO) bestudeert, bestaat uit twee afzonderlijke objecten in de steden Washington en Louisiana. Het doel ervan is om de passage van gravitatiegolven in de ruimte-tijd om ons heen te detecteren. Zwaartekrachtsgolven worden gevormd tijdens de versnelling en vertraging van de beweging van ruimtevoorwerpen met een enorme massa, ze kunnen worden gegenereerd, zoals wetenschappers voorspellen, zulke extreme kosmische gebeurtenissen als botsingen van zwarte gaten en flitsen van supernovae. De verspreiding van gravitatiegolven in de ruimte, met behoud van de energie van deze gebeurtenissen, lijkt op waterrimpels die langs het oppervlak van een vijver lopen.
De opkomst van de mogelijkheid om dergelijke golven te detecteren zal een nieuw tijdperk openen in gravitatiegolf-astronomie. De ontvangen signalen kunnen worden gebruikt om de interne processen van een aantal van de meest energieke gebeurtenissen in het universum te bestuderen.
De eerste fase van LIGO-waarnemingen vond plaats in 2002-2010, maar gedurende deze 8 jaar vond het observatorium geen signalen die het bestaan van zwaartekrachtgolven bevestigen. De verbetering van de interferometers zal het niveau van ongewenste ruis verminderen die interfereert met de werking van de apparatuur. Hierdoor kan het bijgewerkte observatorium overschakelen naar een nieuwe, meer nauwkeurige zoekmodus voor deze ongrijpbare gravitatievibraties. Op vrijdag begon de bijgewerkte LIGO met onderzoek, met driemaal meer gevoeligheid dan zijn voorganger. Volgens het personeel van het observatorium zullen nieuwe en verbeterde detectoren zwaartekrachtgolven kunnen detecteren die vanaf een afstand van 225 miljoen lichtjaren komen. In onderzoeken die voorafgaand aan upgrades van de apparatuur werden uitgevoerd, was de lengte van de afgelegde afstand niet meer dan 65 miljoen lichtjaren. (Ter vergelijking: de bijgewerkte LIGO kan zwaartekrachtgolven detecteren die uitgaan van een ruimtegebied 10 keer verder dan het Andromeda-stelsel dat zich het dichtst bij onze Melkweg bevindt.) Deze verbeterde gevoeligheid maakt het mogelijk een 27 keer groter ruimtegebied te bestrijken in vergelijking met eerdere studies.
Het bestaan van zwaartekrachtsgolven wordt voorspeld door Einstein's algemene relativiteitstheorie en indirecte observaties overtuigen astrofysici dat ze bestaan en een duidelijke invloed hebben. Tegelijkertijd is het onmogelijk om ze in de ruimte te vangen met directe observatie. Dit betekent dat zwaartekrachtgolventrillingen zwakker zijn dan eerder werd gedacht, en er zijn meer gevoelige apparaten nodig om ze te detecteren (bijvoorbeeld een verbeterde LIGO).
Hoewel de zoekopdracht tot dusverre vrij gecompliceerd is geweest, hopen de vooraanstaande wetenschappers die betrokken zijn bij dit belangrijke experiment deze golven te detecteren in ruimtetijd.
Als Kip Thorn, die een theoretisch fysicus is aan het California Institute of Technology, die in de voorhoede zat van dit onderzoeksexperiment, merkte hij in een interview met BBC World Service, er is geen twijfel over dat zwaartekracht oscillaties zullen worden gevonden. Als zelfs het bijgewerkte observatorium geen tekenen van hun bestaan kan vinden, zal het zeer verrassend zijn. David Reiz, uitvoerend directeur van het LIGO-programma bij Caltech, beweert in zijn persbericht dat experimentele pogingen om gravitatiegolven te detecteren al meer dan 50 jaar aan de gang zijn, maar nog niet zijn ontdekt omdat ze zeer zeldzaam zijn en een minimale amplitude hebben .
Maar hoe klein zijn ze? Omdat zwaartekrachtgolven door de ruimte om ons heen passeren, moeten kleine oscillaties die in de ruimtescheidende objecten ontstaan, worden gedetecteerd en moderne lasers van het systeem kunnen oscillaties bepalen die een miljardste van de breedte van een atoom vormen. Maar met een verhoging van de gevoeligheid van de interferometer, kan het beginnen met het waarnemen van ongewenste signalen. Als gevolg hiervan werd het LIGO-observatorium gebouwd in de vorm van twee verre objecten aan weerszijden van de Verenigde Staten. Als een station een zwak signaal detecteert en het andere niet, kunnen dit lokale fluctuaties zijn die worden veroorzaakt door seismische activiteit of bewegende voertuigen. Wanneer een signaal wordt gedetecteerd door beide stations, kan worden aangenomen dat een zwaartekrachtsgolf werd gedetecteerd.
Nu, bij gebruik van een nieuwe technologie, het stabiliseren van de interferometerspiegels van een verbeterd observatorium, is de ruis die de gevoeligheid van LIGO beïnvloedt verwijderd, waardoor de detector veel zwakkere signalen kan waarnemen. Dit zou het begin kunnen zijn van een nieuw tijdperk van astronomie dat gravitatiegolven bestudeert. Wetenschappers hopen dat door de fijnafstemming van de apparatuur, het in staat zal zijn om golven te vangen op een afstand die 10 keer groter is dan de vorige, wat ons in staat zal stellen om echo's van de grootste kosmische botsingen te detecteren. Bovendien, zoals Reitz daaraan toevoegt, zal het vermogen van het observatorium om 10 keer meer te zien, helpen om jaarlijks een groot aantal fusion van dubbel-neutronensterren te detecteren.
