Ein neuer Beobachtungslauf zur Suche nach Wellen in der Raumzeit, die durch kollidierende Schwarze Löcher und andere extreme kosmische Ereignisse entstehen, wird die Gravitationswellenastronomie auf die nächste Stufe heben, behaupten Wissenschaftler.
Verbesserte Instrumente, von denen einige von der Universität Cardiff entwickelte Technologie verwenden, neue und noch genauere Signalmodelle und fortschrittlichere Datenanalysemethoden bedeuten, dass die 20-monatige Beobachtung die bisher empfindlichste Suche nach Gravitationswellen sein wird.
Die erhöhte Empfindlichkeit bedeutet, dass die Beobachtung noch zu entdeckender Arten von Gravitationswellenquellen, wie etwa kontinuierliche Gravitationswellen und Gravitationswellenhintergrund, wahrscheinlicher ist.
Professor Patrick Sutton von der School of Physics and Astronomy der Cardiff University und Vorsitzender der Observational Sciences Division der LIGO Scientific Collaboration sagte: „Die verbesserten Detektoren werden in der Lage sein, Schwarze Löcher und Neutronensterne in viel größeren Entfernungen im Universum zu sehen Damit verbunden ist die zunehmende Herausforderung, alle erdbasierten Störquellen für die Detektoren zu verstehen und zu beseitigen.
„Während der Inbetriebnahmephase des Detektors gab es bereits einige interessante Signale, darunter den seltenen Fall, dass ein Schwarzes Loch einen Neutronenstern verschluckt, daher sind alle sehr gespannt.“
Der als O4 bekannte Beobachtungslauf wird von der LIGO-Virgo-KAGRA-Kollaboration geleitet, die Wissenschaftler aus der ganzen Welt, darunter Experten der School of Physics and Astronomy der Cardiff University, zusammenbringt, um mithilfe eines Netzwerks von Observatorien – LIGO – nach Gravitationswellen zu suchen in den Vereinigten Staaten, Jungfrau in Europa und KAGRA in Japan.
Professorin Katherine Dooley vom Gravity Exploration Institute an der School of Physics and Astronomy der Cardiff University fügte hinzu: „Die LIGO-Detektoren werden aufgrund der harten Arbeit der Kommissare an den Standorten, denen es gelungen ist, O4 etwa 30 % empfindlicher als zuvor zu starten.“ Zeichnen Sie die Laserleistung und die gequetschten Lichtzustände in den Interferometern auf.
Der O4-Lauf wird auch die Fähigkeit der Wissenschaftler verbessern, mehr physikalische Informationen aus den Daten zu extrahieren und die Tests von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie und Schlussfolgerungen über die wahre Population toter Sterne im lokalen Universum zu verbessern.
Dr. Ali James, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der School of Physics and Astronomy der Cardiff University, sagte: „Wenn wir einen neuen Beobachtungslauf beginnen, werden wir Gravitationswellensignaturen mit einer beispiellosen Detektorempfindlichkeit beobachten.“
„Ich bin sehr gespannt, wie alle neuen Technologien im verbesserten LIGO-Detektor funktionieren, insbesondere die neuen Fotodetektor-Auslesungen, die wir zu dem Experiment beigetragen haben und die ich im Rahmen meiner Doktorarbeit entwickelt habe.“
Im Vergleich zu früheren Beobachtungsläufen wird in O4 auch ein größerer Teil des Universums beobachtet, was zu einer höheren Rate beobachteter Gravitationswellensignale führt.
Um die erwartete große Anzahl an Erkennungen bewältigen zu können, haben Wissenschaftler einen Rahmen für die schnelle Entwicklung und Generierung neuer Modelle entwickelt.
Dr. Fabio Antonini vom Gravity Exploration Institute an der School of Physics and Astronomy der Cardiff University fügte hinzu: „Im Laufe des nächsten Jahres wird sich der Umfang des aktuellen Katalogs von etwa 100 Ereignissen voraussichtlich nahezu verdoppeln.“
„Der neue Datensatz wird Aufschluss darüber geben, wie diese Schwarzen Löcher und Neutronensterne entstehen, und unser Verständnis von massereichen Sternen auf die Probe stellen.“