Научные коллаборации LIGO и Virgo возобновляют поиск гравитационных волн

С 1 апреля 2019 года два гравитационно-волновых детектора LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) Национального научного фонда (NSF) США и детектор Virgo Европейской гравитационной обсерватории (EGO), расположенный в Италии, возобновляют поиск гравитационных волн от космических источников. Это будет третий цикл наблюдений, называемый О3.

В результате первых двух циклов, проходивших в 2015-2017 гг., были впервые зарегистрированы гравитационные волны от слияния двойных черных дыр, а затем было обнаружено еще девять таких событий. Также один раз были зарегистрированы гравитационные волны, вызванные столкновением и слиянием двойных нейтронных звезд.

Это событие наблюдалось как в гравитационных волнах, так и в оптическом диапазоне, что ознаменовало собой новую главу в многоканальной астрономии, когда космические объекты наблюдаются одновременно в разных формах излучения. Зарегистрированные события позволили ученым получить новые ценные знания о свойствах гравитационных волн и их источников. 

В проекте LIGO участвуют около 1300 ученых из 100 институтов различных стран, объединившихся в Научную коллаборацию LIGO (LIGO Scientific Collaboration). Россия представлена двумя научными коллективами: группой физического факультета Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова и группой Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород).

За время, прошедшее после окончания предыдущего цикла наблюдений, ученые, инженеры и техники обеих гравитационно-волновых коллабораций проделали огромную работу по совершенствованию детекторов. В частности, была удвоена мощность лазеров, накачивающих оптическое излучение в гравитационно-волновые интерферометры.

Пять из восьми 40-килограммовых зеркал детекторов LIGO были заменены на более совершенные, которые были заново аккуратно подвешены на нитях из плавленого кварца. Для уменьшения уровня квантового шума, связанного с флуктуациями потока фотонов в плечах интерферометра, была использована уникальная технология сжатия ("squeezing”) света. 

В результате этих и других модернизаций чувствительность гравитационно-волновых детекторов была улучшена примерно на 40% по сравнению с той, которая была достигнута в предыдущем цикле наблюдений. Это означает, что в новом цикле значительно увеличится область космического пространства, в котором излучение от источников гравитационных волн может быть зарегистрировано детекторами LIGO и Virgo.

«Мы видим, что чувствительность гравитационно-волновых детекторов непрерывно улучшается благодаря использованию новых идей и разрабатываемых на их основе новых технологий. Ученые Московского университета, участвующие в коллаборации LIGO, направляют свои усилия на разработку еще более чувствительных детекторов следующего поколения», - отметил профессор физического факультета МГУ Валерий Митрофанов.

«Гравитационно-волновая астрономия, рожденная в 2015 году, обещает регистрацию все новых захватывающих явлений в нашей Вселенной. Перефразируя поэта, хочется воскликнуть « О сколько нам открытий чудных готовит гравитационная волна!». И я очень горд большим вкладом ученых физфака МГУ», — рассказал профессор физического факультета Сергей Вятчанин.

Детекторы LIGO, финансируемые Национальным научным фондом США, построены и эксплуатируются Калифорнийским и Массачусетским технологическими институтами. В коллаборации Virgo работают около 350 ученых, инженеров и техников из 70 институтов европейских стран.