Το κυνήγι για βαρυτικά κύματα συνεχίζεται
Η αναζήτηση για το πιο σέξι σήμα στη φυσική - κυματισμοί στο χώρο και στο χρόνο που ονομάζονται βαρυτικά κύματα που προέρχονται από αστρικές πηγές - βρίσκεται και πάλι σε εξέλιξη. Αυτό το περασμένο Σαββατοκύριακο, φυσικοί που εργάζονταν με το Παρατηρητήριο Gravitational Wave Wave Interferometer Laser (LIGO) ξεκίνησαν την πρώτη τους παρακολούθηση παρατήρησης από τότε που κατασκεύασαν ξανά το όργανό τους στο Livingston της Λουιζιάνα (που φαίνεται σε αυτό το βίντεο) και το δίδυμό του στο Hanford της Ουάσιγκτον. Το Advanced LIGO είναι ήδη τρεις φορές πιο ευαίσθητο από το αρχικό LIGO, λένε οι ερευνητές. Ακόμα κι έτσι, υπάρχει μόνο μια μικρή πιθανότητα να εντοπίσει κάτι σε αυτήν την πρώτη 3μηνη λειτουργία συλλογής δεδομένων. Η πραγματική είδηση μπορεί να είναι ότι, παρά την πολυπλοκότητά του, το Advanced LIGO έχει συμβαδίσει με ένα χρονοδιάγραμμα παρατήρησης που οι ερευνητές κατέθεσαν για αυτό το 2013.
«Η πρόοδος έρχεται γρηγορότερα από ό,τι περιμέναμε», λέει η Gabriela González, φυσικός στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα, Baton Rouge, και εκπρόσωπος των 900 και πλέον επιστημόνων της Επιστημονικής Συνεργασίας LIGO. "Έχουμε μια ευαισθησία που βρίσκεται στο υψηλότερο άκρο από αυτό που περιμέναμε σε αυτό το σημείο."
Κάθε όργανο LIGO, ή συμβολόμετρο, αναζητά διάταση του χώρου και του χρόνου ή του χωροχρόνου, χρησιμοποιώντας το φως λέιζερ για να συγκρίνει τα μήκη των δύο βραχιόνων μήκους 4 χιλιομέτρων ενός συμβολόμετρου, οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε ορθή γωνία. Οι ερευνητές στοχεύουν να συγκρίνουν τα μήκη των βραχιόνων με ακρίβεια 10 μέτρων—ένα δισεκατομμυριοστό του πλάτους ενός ατόμου. Για να γίνει αυτό, πρέπει να εξαλείψουν μυριάδες δονήσεις που προκαλούνται από σεισμικά κύματα, ανθρώπινη δραστηριότητα και άλλες πηγές. Η πηγή αναφοράς των φυσικών του LIGO θα ήταν ένα ζεύγος άστρων νετρονίων που σπειροειδώς το ένα μέσα στο άλλο. Η αρχική ενσάρκωση του LIGO, που κόστισε 360 εκατομμύρια δολάρια και λειτούργησε από το 2002 έως το 2010, έφτασε σε μια ευαισθησία αρκετά υψηλή ώστε να ανιχνεύσει μια τέτοια πηγή, αν ήταν περίπου 65 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Το προηγμένο LIGO θα μπορούσε τελικά να ανιχνεύσει τέτοιες πηγές σε απόσταση 650 εκατομμυρίων ετών φωτός, αυξάνοντας τον όγκο του διαστήματος που διερευνάται κατά 1000.
Αυτήν τη στιγμή, ωστόσο, τα συμβολόμετρα LIGO είναι αρκετά ευαίσθητα για να δουν τέτοια δυαδικά αστέρια νετρονίων σε απόσταση μόλις μεταξύ 200 και 260 εκατομμυρίων ετών φωτός, λέει ο Frederick Raab, φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια στην Πασαντένα, ο οποίος ηγείται του αστεροσκοπείου Hanford. . Αυτός ο παράγοντας τριών βελτιώσεων σε σχέση με το αρχικό LIGO δίνει στους φυσικούς "μια εξωτερική ευκαιρία" να δουν κάτι, λέει ο Raab. Το μεγάλο ερώτημα είναι πόσες πηγές μπορεί να υπάρχουν. Στο σχέδιό τους για το 2013, οι ερευνητές του LIGO εκτίμησαν ότι, αισιόδοξα, με την τρέχουσα ευαισθησία, θα μπορούσαν να εντοπίσουν τρία δυαδικά αστέρια νετρονίων σε 3 μήνες. Απαισιόδοξα, ίσως χρειαστεί να τρέξουν το LIGO για 600 χρόνια για να δουν ένα.
Οι πιθανότητες του Advanced LIGO θα πρέπει να είναι πολύ καλύτερες στις επόμενες διαδρομές, λένε οι φυσικοί. "Καθώς εξοικειωνόμαστε περισσότερο με το μηχάνημα, θα συντονιστεί σε υψηλότερη ευαισθησία", λέει ο Raab. Εάν τα πράγματα πάνε όπως έχουν προγραμματιστεί, το LIGO θα λειτουργήσει το επόμενο έτος για 6 μήνες και θα μπορεί να ανιχνεύσει δυαδικά αστέρια νετρονίων περίπου δύο φορές πιο μακριά από ό,τι τώρα. το επόμενο έτος, το σχέδιο είναι να τρέξει για 9 μήνες κοιτάζοντας άλλο 50% πιο μακριά. Από το επόμενο έτος, στο LIGO θα ενταχθεί και ο παρόμοια ανανεωμένος ανιχνευτής VIRGO της Ευρώπης κοντά στην Πίζα της Ιταλίας.
Αλλά ακόμη και το να βγαίνεις κενό σε αυτό το σερί θα ήταν αποκαλυπτικό, λέει ο González. Αυτό συμβαίνει επειδή ορισμένα πολύ αισιόδοξα μοντέλα προβλέπουν ότι το Advanced LIGO θα δει σύντομα ζεύγη πιο ογκωδών μαύρων τρυπών να σπειροειδώς ενώνονται και "η δοκιμή αυτών θα ήταν ο επιστημονικός στόχος της πρώτης δοκιμής", λέει.
Εάν το Advanced LIGO κάνει μια ανακάλυψη, θα χρειαστεί χρόνος για να επικυρώσουν οι ερευνητές το σήμα. «Έχουμε θέσει ως στόχο να μπορούμε να κάνουμε μια ανακοίνωση μέσα σε 3 μήνες από τη στιγμή που θα δούμε κάτι στον ανιχνευτή», λέει ο Raab. Αλλά εάν υπάρξει μια ανακάλυψη, θα μπορέσουν οι ηγέτες του LIGO να την αποτρέψουν από τη διαρροή; «Ανησυχούμε πολύ για αυτό», λέει ο González. "Όλοι έχουμε υπογράψει συμφωνίες εμπιστευτικότητας."
