Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Japoński wykrywacz fal grawitacyjnych dołącza do tandemu LIGO-Virgo

Recommended Posts

Przedstawiciele trzech wykrywaczy fal grawitacyjnych, amerykańskiego LIGO, włoskiego Virgo i japońskiego KAGRA, podpisali porozumienie o współpracy i wymianie danych oraz przewidują rozszerzenie współpracy na przyszłych partnerów.

Istnienie fal grawitacyjnych przewidział ponad 100 lat temu Albert Einstein. Po raz pierwszy wykryto je w detektorze LIGO w 2015 roku, a o odkryciu poinformowano w roku 2016. Obserwacje fal grawitacyjnych pozwalają na poznanie kolejnych tajemnic wszechświata.

KAGRA to najmłodsze ze wspomnianych obserwatoriów. Powstało ono w Kamioce w prefekturze Gifu, a za konstrukcję odpowiadały Instytut Badań Promieni Kosmicznych Uniwersytetu Tokijskiego, Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii oraz Organizacja Badań nad Akceleratorami Wysokich Energii. Budowa urządzenia rozpoczęła się w 2010 roku i jest ono niemal gotowe do pracy. Mamy nadzieję, że przed końcem bieżącego roku rozpoczniemy obserwacje i dołączymy do globalnej sieci wykrywaczy fal grawitacyjnych, powiedział główny badacz KAGRA, Takaaki Kajita.

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) oraz LIGO Scientific Collaboration to amerykańskie instytucje, w pracach których bierze udział ponad 100 instytucji z całego świata. To właśnie w LIGO wykryto pierwsze fale grawitacyjne. Dołączenie KAGRA do naszej sieci obserwatoriów fal grawitacyjnych znakomicie zwiększy możliwości naukowe w nadchodzącej dekadzie. KAGRA pozwoli na bardziej precyzyjne określenie położenia źródła fal grawitacyjnych, co jest głównym celem badawczym, mówi dyrektor i główny naukowiec LIGO, David Reitze.

Z kolei Virgo to wspólne dzieło 96 europejskich instytucji naukowych. Dołączenie KAGRA powoduje, że prace nad badaniem fal grawitacyjnych stają się projektem ogólnoświatowym, stwierdził rzecznik prasowy Virgo, Jo van den Brand.

Porozumienie pomiędzy KAGRA, LIGO i Virgo zastępuje dotychczasową umowę pomiędzy LIGO a Virgo. Będzie ono obowiązywało do 30 września 2023 roku. Po tej dacie umowa może zostać przedłużona.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Niesamowite. Detektor takiej dokładności w kraju, w którym tak często się trzęsie.

Trzeba będzie poczytać o szczegółach budowy...

Share this post


Link to post
Share on other sites

Najprościej: https://en.wikipedia.org/wiki/KAGRA

Cytat

KAGRA will detect gravitational waves from binary neutron star mergers at up to 240 Mpc away with a signal to noise ratio of 10. The expected number of detectable events in a year is two or three. To achieve the required sensitivity, the existing state of the art techniques as used by LIGO and VIRGO (low-frequency vibration-isolation system, high-power laser system, Fabry-Pérot cavities, resonant side band extraction method, and so on) will be extended with an underground location, cryogenic mirrors, and a suspension point interferometer.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed 900 milionami lat doszło do zderzenia dwóch obiektów. Jednym z nich była czarna dziura, drugim zaś – niemal na pewno – gwiazda neutronowa. Przed tygodniem fale grawitacyjne wywołane tym wydarzeniem dotarły do Ziemi i zostały zarejestrowane przez amerykański wykrywacz LIGO oraz włoski Virgo.
      Jesteśmy przekonani, że właśnie wykryliśmy ślad czarnej dziury pożerającej gwiazdę neutronową, mówi Susan Scott, fizyk teoretyk z Australijskiego Universytetu Narodowego w Canberrze i główna badaczka w ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery.
      Jeśli odkrycie się potwierdzi, to będziemy mieli sygnały wszystkich trzech kataklizmów kosmicznych, na których zarejestrowanie liczyli twórcy LIGO: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę.
      Już w kwietniu naukowcy sądzili, że zarejestrowali zderzenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową. Odkrycia jednak nie ogłoszono, gdyż istniało zbyt duże prawdopodobieństwo, że zarejestrowany sygnał to zakłócenie pochodzenia ziemskiego. Teraz naukowcy są pewni, że sygnał pochodzi spoza Ziemi. Jego właściwości są wysoce zgodne z sygnałem łączenia się układu podwójnego, a ze wstępnej oceny mas obu obiektów wynika, że mamy do czynienia z czarną dziurą i gwiazdą neutronową, stwierdza Scott.
      Kompaktowe układy podwójne składają się najczęściej z par gwiazd neutronowych lub czarnych dziur. Twórcy LIGO przewidywali, że będą one źródłami najsilniejszych sygnałów wykrywanych przez detektor. Gdy np. dwie czarne dziury krążą wokół siebie i są znacznie oddalone, dochodzi do emisji słabych fal grawitacyjnych. Fale te zabierają energię z systemu, przez co krążące czarne dziury wchodzą na ciaśniejszą orbitę. Krążą coraz szybciej, a emitowane fale grawitacyjne mają coraz większą energię. W końcu, gdy zbliżą się na odpowiednią odległość, dochodzi do połączenia i utworzenia jednej czarnej dziury. To właśnie wtedy powstają najsilniejsze fale grawitacyjne. Krótko po połączeniu istnieje czarna dziura o mocno zaburzonym kształcie, co przejawia się emisją charakterystycznych fal grawitacyjnych. Obserwując napływające do nas fale grawitacyjne jesteśmy w stanie określić fazy łączenia się obiektów czy ich charakterystyki.
      Obecnie badacze na całym świecie sprawdzają obliczenia, by potwierdzić identyfikację obu obiektów. Naukowcy uważają, że większy z nich to czarna dziura, a mniejszy to gwiazda neutronowa. Istnieje jednak minimalne prawdopodobieństwo, że może to być bardzo lekka czarna dziura. Jeśli tak, byłaby to najlżejsza z dotychczas zaobserwowanych. Musimy bliżej przyjrzeć się sygnałom, by sprawdzić, czy możemy potwierdzić, że odpowiadają one zachowaniu się gwiazdy neutronowej opadającej na czarną dziurę, dodaje Scott.
      Jeśli się okaże, że LIGO zarejestrowało wszystkie trzy sygnały, których znalezienie było przyczyną wybudowania urządzenia, będzie to dopiero koniec początkowej fazy badań, mówi uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po roku przerwy, w czasie którego był rozbudowywany, wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO ponownie rozpoczyna pracę. Dzisiaj, 1 kwietnia, uruchomione zostaną detektory w stanach Waszyngton i Luizjana. Tym razem w pracy będzie je wspierał włoski detektor Virgo, a za kilka miesięcy do współpracy może dołączyć japoński KAGRA.
      Naukowcy mają nadzieję, że udoskonalony LIGO ściśle współpracujący z innymi wykrywaczami zarejestruje więcej fal grawitacyjnych i będzie w stanie bardziej precyzyjnie wyśledzić ich pochodzenie. Większość prac ulepszających polegało na zwiększeniu mocy wykorzystywanego lasera. To zwiększyło czułość, mówi profesor Jolien Creighton z University of Wisconsin Milwaukee.
      Fale grawitacyjne ściskają i rozciągają przestrzeń o 1 część na 10^21, co oznacza, że cała Ziemia jest ściskana lub rozciągana o 1/100000 nanometra, czyli mniej więcej o grubość jądra atomu. W ramach eksperymentu LIGO zbudowano dwa interferometry ułożone w kształt litery L o długości 4 kilometrów każdy. Na końcach tuneli umieszczono lustra odbijające światło. W stronę luster wystrzeliwany jest promień lasera, który odbija się i powraca do detektorów. Jeśli promienie przebyły drogę o różnej długości, pomiędzy promieniami dojdzie do interferencji. Badając interferencję naukowcy są w stanie zmierzyć relatywną długość obu ramion z dokładnością do 1/10 000 szerokości protonu. To wystarczająca dokładność, by wykryć ewentualne zmiany długości obu ramion interferometrów spowodowane obecnością fal grawitacyjnych. W skład LIGO wchodzą dwa laboratoria - w stanach Luizjana i Waszyngton.
      W ramach rozbudowy przybliżono się też do fizycznych granic czułości LIGO, które są wyznaczane przez zasadę nieoznaczoności. Czułość wykrywacza zwiększono „kwantowo ściskając” światło lasera. Dzięki temu długość tuneli można mierzyć z jeszcze większą dokładnością. Dodanie do detektorów z Waszyngtonu i Luizjany urządzeń z Włoch i Japonii pozwoli na bardziej precyzyjną triangulację danych i lepsze określenie źródła pochodzenia sygnału.
      Profesor Creighton mówi, że LIGO będzie przyglądał się takim samym źródłom sygnału, co wcześniej: zderzeniom czarnych dziur, gwiazd neutronowych lub kombinacji obu. Uczony jest pewien, że teraz wykrywanych będzie więcej zderzeń czarnych dziur. Mamy też nadzieję, że zobaczymy kolizję układu podwójnego gwiazd neutronowych oraz czarnej dziury, stwierdza. Jednak, jako że dotychczas takiego zjawiska nie zaobserwowano, trudno jest mówić, jak często ono występuje. Jednak po udoskonaleniu LIGO zajrzy jeszcze głębiej w przestrzeń kosmiczną, więc powinniśmy zaobserwować nawet rzadkie wydarzenia, mówi Creighton.
      LIGO może też obserwować wybuchy supernowych oraz szybko obracające się samotne gwiazdy neutronowe. Jeśli taki obrót nie jest perfekcyjnie symetryczny, to powinny powstawać fale grawitacyjne, wyjaśnia Creighton. Taki sygnał będzie słaby, ale stały, więc im dłużej LIGO będzie pracował, tym większa szansa na jego zarejestrowanie.
      Specjaliści spodziewają się również, że fale grawitacyjne mogą nieść ze sobą niezwykle subtelne echa Wielkiego Wybuchu i mają nadzieję, że uda się je wykryć. Zawsze jest nadzieja, że zobaczymy coś niespodziewanego. I są rzeczy, których nie potrafimy do końca przewidzieć, dodaje Creighton.
      LIGO będzie pracował przez rok. Później ponownie zostanie wyłączony i znacząco udoskonalony w ramach projektu ALIGO+.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Amerykańskie i brytyjskie instytucje ogłosiły, że wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), zostanie znacząco udoskonalony. Amerykańska Narodowa Fundacja Nauki przeznaczy na projekt Advanced LIGO Plus (ALIGO+) 20,4 miliona USD, a UK Research dołoży kolejnych 13,7 miliona dolarów. Niewielki wkład finansowy będzie miała też Australia.
      Rozbudowa będzie dotyczyła obu miejsc, w których znajduje się LIGO, w stanach Waszyngton i Luizjana. W jej ramach urządzenie wzbogaci się m.in. w 300-metrowej długości komorę próżniową, która pozwoli manipulować właściwościami laserów wykorzystywanych w wykrywaczu oraz zmniejszyć poziom zakłóceń z tła.
      LIGO składa się z dwóch interferometrów w kształcie litery L. Jeden z nich znajduje się w Hanford w stanie Waszyngton, drugi zaś w Livingston z Luizjanie. Oba interferometry mają po 4 kilometry długości. LIGO pracowało w latach 2002–2010, następnie zostało zamknięte na czas rozbudowy i ponownie ruszyło w roku 2015. Wkrótce po tym dokonało odkrycia fal grawitacyjnych. Od tamtego czasu obserwatorium przechodziło mniejsze rozbudowy, dzięki którym jego czułość zwiększono o około 50%. Dotychczas LIGO zaobserwowało 10 połączeń czarnych dziur i jedno połączenie gwiazd neutronowych. Wynikiem tych zdarzeń było pojawienie się fal grawitacyjnych.
      ALIGO+ będzie jednak znacznie doskonalszym instrumentem niż dotychczas. Po rozbudowie LIGO będzie w stanie wykrywać połączenia gwiazd neutronowych z odległości 325 megaparseków, czyli około miliarda lat świetlnych od Ziemi. To znaczna różnica, gdyż zanim rozpocznie się ALIGO+ urządzenie nadal będzie udoskonalane, a bezpośrednio przed ALIGO+ osiągnie czułość pozwalającą na wykrywanie połączeń gwiazd neutronowych z odległości 173 megaparseków.
      Obecnie LIGO może wykrywać połączenia czarnych dziur z odległości miliardów parseków. Do roku 2022 urządzenie powinno rejestrować jedno takie wydarzenie dziennie. Po ALIGO+ będzie rejestrowało je co kilka godzin.
      Rozbudowa zwiększy nie tylko częstotliwość, ale i jakość obserwacji. Na przykład dzięki redukcji poziomu szumów naukowcy będą w stanie określić, jak czarna dziury obracały się przed połączeniem. Obecnie takich obserwacji nie jesteśmy w stanie wykonywać.
      Zasada działania LIGO jest dość prosta. Na obu końcach tuneli w kształcie litery L znajdują się lustra. W punkcie centralnym tuneli mamy laser, który wysyła wiązki w kierunku luster. Wiązki odbijają się, wracają do punktu centralnego, gdzie nakładają się na siebie niwelując wzajemnie swoje oscylacje. Jeśli jednak pojawi się fala grawitacyjna, która zaburza czasoprzestrzeń, zmienia się długość tuneli, dochodzi do zmiany częstotliwości wiązek i interferencji pomiędzy nimi. Tę właśnie interferencję można wykryć.
      W praktyce jednak lustra w interferometrze nie są całkowicie wolne od wpływów zewnętrznych. Co więcej, także lasery wytwarzają zakłócenia. Stopniowe udoskonalenia LIGO służą m.in. ich eliminacji. Komora próżniowa, która zostanie dodana w ramach ALIGO+ pozwoli na zredukowanie ciśnienia wywieranego na lustra oraz zmniejszenie fluktuacji fotonów. Ponadto lustra zyskają nową powłokę, która powinna czterokrotnie zmniejszyć szum termiczny.
      Pierwsze prace prowadzone w ramach ALIGO+ powinny ruszyć około 2023 roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niezwykłe połączenie gwiazd neutronowych, o którego odkryciu informowaliśmy w zeszłym roku, wyrzuciło strumień materiału, który wydawał się poruszać z prędkością... 4-krotnie większą od prędkości światła, informują autorzy najnowszych badań.
      To „wydawał się” jest tutaj kluczowym stwierdzeniem. Nadświetlna prędkość materiału była iluzją, spowodowaną bardzo szybkim poruszaniem się strumienia oraz faktem, że pędził niemal prosto w naszym kierunku.
      Na podstawie naszych analiz stwierdzamy, że strumień był prawdopodobnie bardzo wąski, co najwyżej miał 5 stopni szerokości, i był odchylony od kierunku Ziemi jedynie o 20 stopni, mówi współautor badań Adam Deller z australijskiego Swinburne University of Technology. Jak wynika z obliczeń, do pojawienia się złudzenia prędkości nadświetlnej konieczne było, by materiał poruszał się z prędkością przekraczającą 97% prędkości światła, dodaje uczony.
      Deller wraz z zespołem, kierowanym przez Kunala Mooleya z National Radio Astronomy Observatory i California Institute of Technology, wykorzystali liczne radioteleskopy, do zbadania historycznego połączenia się gwiazd neutronowych, znanego jako GW 170817. Historycznego, gdyż po raz pierwszy udało się bezpośrednio zaobserwować fale grawitacyjne oraz emisję światła pochodzące ze zderzenia takich gwiazd. Oznaczenie pochodzi od słów „fale grawitacyjne” (gravitational waves - GW) oraz od daty obserwacji, czyli 17 sierpnia 2017 roku.
      Początkowo strumień materii wszedł w interakcje ze szczątkami gwiazd i utworzył się kokon, który poruszał się wolniej niż strumień. W końcu strumień wyrwał się z kokona do przestrzeni międzygwiezdnej. Uważamy, że kokon dominował w emisji w zakresie fal radiowych przez około 60 dni od zderzenia, a później emisja była zdominowana przez strumień, mówi Ore Gottlieb, teoretyk z Uniwersytetu w Tel Awiwie.
      Po 155 dniach od połączenia gwiazd wydawało się, że strumień przebył 2 lata świetlne, przemieszczając się z prędkością 4-krotnie większą od prędkości światła. Było to jednak złudzenie.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...