Vor sieben Jahren berichteten Forscher am Laser Interferometer Observatory (LIGO) über die erste Entdeckung von Gravitationswellen. Mittlerweile gibt es fast 100 Kandidaten für Gravitationswellen.
Und Astronomen sind zuversichtlich, dass sie weitere dieser Wellen im Gefüge der Raumzeit finden können, die durch die Beschleunigung massiver Objekte – zum Beispiel zweier – verursacht werden Schwarze Löcher Sie spiralen aufeinander zu und führen zu einer katastrophalen Verschmelzung.
24. Mai markiert Überwachen Sie den Start 4 (O4), die neueste Anstrengung der LIGO-Virgo-KAGRA (LVK)-Zusammenarbeit. Mit neu verbesserten Gravitationswellendetektoren hoffen Astronomen, dass O4 sehen kann Gravitationswellen – und die Dinge, die Sie produzieren – ein tägliches Ereignis.
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„Wir gehen davon aus, dass wir an das anknüpfen, was wir in unserem vorherigen Lauf hatten – eins.“ Neutronenstern Alle zwei Monate einer [binary] „Jede Woche oder zehn Tage ein Schwarzes Loch“, sagte Salvatore Vitale, ein MIT-Astrophysiker, „alle ein oder zwei Tage ein binäres Schwarzes Loch, jede Woche ein Neutronenstern.“
Gravitationswellen sind ein Nebenprodukt von generelle Relativitätwie zuvor vorgesehen Albert Einstein vor einem Jahrhundert. Die Allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass Raum und Zeit wie ein Wandteppich sind. Jedes Objekt hinterlässt in dieser Textur eine Delle, die wir als attraktiv empfinden. In dieser Welt können Turbulenzen – wie die Kollision zweier Schwarzer Löcher – Wellen durch das Gewebe schicken. Astronomen können laserbasierte Detektoren verwenden, um diese Wellen zu erkennen.
Wie der Name von LVK vermuten lässt, handelt es sich bei der Zusammenarbeit um ein mehrgleisiges Unterfangen, das vier Detektoren auf drei Kontinenten zusammenbringt: LegoZwei Detektoren, einer in Livingston, Louisiana und einer in Hanford, Washington. Jungfrau in Europa erstreckt es sich über die toskanischen Ebenen südöstlich von Pisa, Italien; Und kajraUnter den Bergen Zentraljapans.
Leider ist beim Start von O4 nur das LIGO-Paar voll funktionsfähig. Jungfrau Es muss repariert werden auf einen beschädigten Spiegel übertragen und für einen unbestimmten Zeitraum inaktiv bleiben. KAGRA, inzwischen, werde es merken nur einen Monat lang, bevor es wieder offline geht; Die angestrebte Empfindlichkeit wurde nicht erreicht und die Betreiber hoffen, sie Ende 2024 wieder in Betrieb nehmen zu können.
Astronomen wünschen sich mehr Detektoren, da ein einzelner Gravitationswellendetektor keine Details darüber liefert, in welche Richtung sich die Wellen ausbreiten. Sie benötigen also mehrere Detektoren, um die Quelle der Gravitationswellen zu triangulieren. Mit allen vier können Astronomen eine Quelle bis auf wenige Quadratgrad des Himmels zurückverfolgen. Mit nur zwei Detektoren sitzen sie in einem Keil fest, der viel größer als der Himmel ist.
„Es wäre für uns schwierig, unseren Teleskopfreunden zu sagen, wohin sie ihr Teleskop richten sollen“, sagte Vitali.
Aber selbst zwei Detektoren können eine Menge wissenschaftliche Erkenntnisse liefern. Mit zunehmender Empfindlichkeit können Detektoren schwächere oder weiter entfernte Gravitationswellen erfassen. Dies bedeutet, dass Wissenschaftler mehr Ereignisse erfassen können.
Und mit weiteren Ereignissen hoffen sie, eine sich abzeichnende Frage beantworten zu können: Wo entstehen die Schwarzen Löcher, die sie sehen?
Im Inneren von Galaxien könnten sich Schwarze Löcher gebildet haben. Möglicherweise befinden Sie sich dort draußen, in Kugelsternhaufen oder Zwerggalaxien. Oder vielleicht sind sie ursprünglicher Natur und haben sich im rohen Raum des frühen Universums gebildet.
„Um diese Frage zu beantworten, muss man über einen großen Datensatz verfügen“, sagte Vitali.
LVK-Stream Zeitplan Es sieht vor, dass O4 18 Monate lang bis 2025 läuft. Danach werden die Gravitationswellendetektoren wegen Upgrades und technischer Arbeiten abgeschaltet – und etwa 2027 für fünf, einen längeren Beobachtungszeitraum, wieder in Betrieb genommen.
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