ग्रेविटेशनल वेव डिटेक्टर LIGO अंत में इसे और अधिक संवेदनशील बनाने के लिए रोमांचक उन्नयन के साथ ऑनलाइन वापस आ गया है

तीन साल के अंतराल के बाद, अमेरिका में वैज्ञानिकों ने सक्षम डिटेक्टरों को चालू कर दिया है गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापना-छोटी-छोटी लहरें अंतरिक्ष स्वयं जो ब्रह्मांड में भ्रमण करता है।

प्रकाश तरंगों के विपरीत, गुरुत्वाकर्षण तरंगें लगभग होती हैं आकाशगंगाओं, तारों, गैस और धूल से अबाधित जो ब्रह्मांड को भरता है। इसका मतलब है कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापकर, मेरे जैसे खगोल वैज्ञानिक ब्रह्माण्ड की कुछ सबसे शानदार घटनाओं के हृदय में सीधे झाँक सकते हैं।

2020 से, लेजर इंटरफेरोमेट्रिक ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्ज़र्वेटरी- जिसे आमतौर पर के रूप में जाना जाता है लिंक- कुछ रोमांचक उन्नयन के बाद यह निष्क्रिय पड़ा हुआ है। ये सुधार होंगे संवेदनशीलता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाएँ LIGO की और इस सुविधा को अधिक दूर की वस्तुओं का निरीक्षण करने की अनुमति देनी चाहिए जो छोटी तरंगें उत्पन्न करती हैं अंतरिक्ष समय.

गुरुत्वाकर्षण तरंगें पैदा करने वाली अधिक घटनाओं का पता लगाने से, खगोलविदों के लिए उन्हीं घटनाओं से उत्पन्न प्रकाश का निरीक्षण करने के अधिक अवसर होंगे। किसी घटना को देखना सूचना के अनेक चैनलों के माध्यम से, एक दृष्टिकोण कहा जाता है बहु-संदेशवाहक खगोल विज्ञान, खगोलविदों को प्रदान करता है दुर्लभ और प्रतिष्ठित अवसर किसी भी प्रयोगशाला परीक्षण के दायरे से परे भौतिकी के बारे में जानने के लिए।

स्पेसटाइम में तरंगें

के अनुसार आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत, द्रव्यमान और ऊर्जा अंतरिक्ष और समय के आकार को बिगाड़ देते हैं। स्पेसटाइम का झुकाव यह निर्धारित करता है कि वस्तुएं एक-दूसरे के संबंध में कैसे चलती हैं - जिसे लोग गुरुत्वाकर्षण के रूप में अनुभव करते हैं।

जब विशाल वस्तुएँ पसंद आती हैं तो गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न होती हैं ब्लैक होल या न्यूट्रॉन तारे एक दूसरे में विलीन हो जाते हैं, अंतरिक्ष में अचानक, बड़े परिवर्तन उत्पन्न करना। अंतरिक्ष के मुड़ने और झुकने की प्रक्रिया ब्रह्मांड में तरंगें भेजती है शांत तालाब के पार लहरें. ये तरंगें विक्षोभ से सभी दिशाओं में फैलती हैं, ऐसा करते समय वे स्थान को सूक्ष्मता से मोड़ती हैं और कभी-कभी अपने रास्ते में आने वाली वस्तुओं के बीच की दूरी को भी थोड़ा-थोड़ा बदल देती हैं।

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भले ही गुरुत्वाकर्षण तरंगें उत्पन्न करने वाली खगोलीय घटनाओं में ब्रह्मांड की कुछ सबसे विशाल वस्तुएं शामिल होती हैं, लेकिन अंतरिक्ष का खिंचाव और संकुचन बेहद छोटा होता है। आकाशगंगा से गुजरने वाली एक मजबूत गुरुत्वाकर्षण लहर पूरी आकाशगंगा के व्यास को केवल तीन फीट (एक मीटर) तक बदल सकती है।

प्रथम गुरुत्वीय तरंग अवलोकन

हालाँकि सबसे पहले इसकी भविष्यवाणी आइंस्टीन ने 1916 में की थी, लेकिन उस युग के वैज्ञानिकों को गुरुत्वाकर्षण तरंगों के सिद्धांत द्वारा बताई गई दूरी में छोटे बदलावों को मापने की बहुत कम उम्मीद थी।

वर्ष 2000 के आसपास, कैल्टेक, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी और दुनिया भर के अन्य विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों ने अब तक निर्मित सबसे सटीक शासक का निर्माण पूरा किया-लिंक.

LIGO दो अलग-अलग वेधशालाओं से युक्त है, एक हैनफोर्ड, वाशिंगटन में और दूसरा लिविंगस्टन, लुइसियाना में स्थित है। प्रत्येक वेधशाला का आकार विशाल L जैसा है, जिसकी दो, 2.5-मील-लंबी (चार-किलोमीटर-लंबी) भुजाएँ सुविधा के केंद्र से 90 डिग्री पर एक-दूसरे तक फैली हुई हैं।

गुरुत्वाकर्षण तरंगों को मापने के लिए, शोधकर्ता सुविधा के केंद्र से एल के आधार तक एक लेजर चमकाते हैं। वहां, लेजर को विभाजित किया जाता है ताकि एक किरण प्रत्येक भुजा से नीचे जाए, दर्पण से प्रतिबिंबित हो और आधार पर वापस आ जाए। यदि लेज़र चमकते समय कोई गुरुत्वाकर्षण तरंग भुजाओं से होकर गुजरती है, तो दोनों किरणें थोड़े अलग समय पर केंद्र में वापस आ जाएंगी। इस अंतर को मापकर, भौतिक विज्ञानी यह समझ सकते हैं कि एक गुरुत्वाकर्षण तरंग सुविधा से होकर गुजरी है।

LIGO का संचालन शुरू हुआ 2000 के दशक की शुरुआत में, लेकिन यह गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील नहीं था। इसलिए, 2010 में, LIGO टीम ने प्रदर्शन की सुविधा को अस्थायी रूप से बंद कर दिया संवेदनशीलता को बढ़ावा देने के लिए उन्नयन. LIGO का उन्नत संस्करण प्रारम्भ हुआ 2015 में और लगभग तुरंत ही डेटा एकत्र करना गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया दो ब्लैक होल के विलय से उत्पन्न हुआ।

2015 से, LIGO पूरा हो गया है तीन अवलोकन चलता है. पहला, O1 रन, लगभग चार महीने तक चला; दूसरा, O2, लगभग नौ महीने; और तीसरा, O3, COVID-11 महामारी के कारण सुविधाओं को बंद करने से पहले 19 महीने तक चला। रन O2 से शुरुआत करते हुए, LIGO संयुक्त रूप से निरीक्षण कर रहा है इटालियन वेधशाला को कन्या कहा जाता है.

प्रत्येक रन के बीच, वैज्ञानिकों ने डिटेक्टरों और डेटा विश्लेषण विधियों के भौतिक घटकों में सुधार किया। मार्च 3 में रन O2020 के अंत तक, LIGO और कन्या सहयोग के शोधकर्ताओं ने पता लगा लिया था लगभग 90 गुरुत्वाकर्षण तरंगें ब्लैक होल और न्यूट्रॉन सितारों के विलय से।

वेधशालाएँ अभी भी हैं अभी तक उनकी अधिकतम डिज़ाइन संवेदनशीलता हासिल नहीं हुई है. इसलिए, 2020 में, दोनों वेधशालाएं उन्नयन के लिए बंद हो गईं एक बार फिर.

कुछ उन्नयन करना

वैज्ञानिक इस पर काम कर रहे हैं कई तकनीकी सुधार.

एक विशेष रूप से आशाजनक उन्नयन में 1,000-फुट (300-मीटर) जोड़ना शामिल था ऑप्टिकल गुहा सुधार करने के लिए ए तकनीक को निचोड़ना कहा जाता है. निचोड़ने से वैज्ञानिकों को प्रकाश के क्वांटम गुणों का उपयोग करके डिटेक्टर शोर को कम करने की अनुमति मिलती है। इस उन्नयन के साथ, LIGO टीम पहले की तुलना में बहुत कमजोर गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने में सक्षम होनी चाहिए।

मैं और मेरे साथी LIGO सहयोग में डेटा वैज्ञानिक हैं, और हम कई अलग-अलग उन्नयनों पर काम कर रहे हैं LIGO डेटा को संसाधित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला सॉफ़्टवेयर और एल्गोरिदम जो पहचानते हैं उस डेटा में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के संकेत. ये एल्गोरिदम मेल खाने वाले पैटर्न की खोज करके कार्य करते हैं लाखों के सैद्धांतिक मॉडल संभावित ब्लैक होल और न्यूट्रॉन स्टार विलय की घटनाओं के बारे में। बेहतर एल्गोरिदम एल्गोरिदम के पिछले संस्करणों की तुलना में डेटा में पृष्ठभूमि शोर से गुरुत्वाकर्षण तरंगों के हल्के संकेतों को अधिक आसानी से पहचानने में सक्षम होना चाहिए।

खगोल विज्ञान का एक हाई-डेफ़ युग

मई 2023 की शुरुआत में, LIGO ने एक छोटा परीक्षण रन शुरू किया - जिसे इंजीनियरिंग रन कहा जाता है - यह सुनिश्चित करने के लिए कि सब कुछ काम कर रहा है। 18 मई को LIGO ने संभावित गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाया एक न्यूट्रॉन तारे के ब्लैक होल में विलीन होने से उत्पन्न.

LIGO का 20 महीने का अवलोकन आधिकारिक तौर पर 04 चला 24 मई को शुरू हुआ, और बाद में इसमें विर्गो और एक नई जापानी वेधशाला-कामिओका ग्रेविटेशनल वेव डिटेक्टर, या कागरा भी शामिल हो जाएगी।

हालाँकि इस दौड़ के लिए कई वैज्ञानिक लक्ष्य हैं, लेकिन वास्तविक समय में गुरुत्वाकर्षण तरंगों का पता लगाने और स्थानीयकरण पर विशेष ध्यान दिया जाता है। यदि टीम गुरुत्वाकर्षण तरंग घटना की पहचान कर सकती है, यह पता लगा सकती है कि तरंगें कहां से आई हैं और अन्य खगोलविदों को इन खोजों के बारे में तुरंत सचेत कर सकती है, तो यह खगोलविदों को अन्य दूरबीनों को इंगित करने में सक्षम बनाएगी जो स्रोत पर दृश्य प्रकाश, रेडियो तरंगें या अन्य प्रकार के डेटा एकत्र करती हैं। गुरुत्वाकर्षण तरंग का. एक ही घटना पर जानकारी के कई चैनल एकत्र करना-बहु-संदेशवाहक खगोल भौतिकी-यह एक श्वेत-श्याम मूक फिल्म में रंग और ध्वनि जोड़ने जैसा है और यह खगोलभौतिकी घटनाओं की अधिक गहरी समझ प्रदान कर सकता है।

खगोलविदों ने केवल एक ही घटना देखी है गुरुत्वाकर्षण तरंगों और दृश्य प्रकाश दोनों में आज तक- का विलय 2017 में दो न्यूट्रॉन तारे देखे गए. लेकिन इस एकल घटना से, भौतिक विज्ञानी इसका अध्ययन करने में सक्षम हुए ब्रह्माण्ड का विस्तार और कुछ की उत्पत्ति की पुष्टि करें ब्रह्माण्ड की सबसे ऊर्जावान घटनाएँ जाना जाता है गामा-रे फट गया.

रन O4 के साथ, खगोलविदों को इतिहास की सबसे संवेदनशील गुरुत्वाकर्षण तरंग वेधशालाओं तक पहुंच प्राप्त होगी और उम्मीद है कि वे पहले से कहीं अधिक डेटा एकत्र करेंगे। मुझे और मेरे सहकर्मियों को उम्मीद है कि आने वाले महीनों में एक या शायद कई-बहु-संदेशवाहक अवलोकन होंगे जो आधुनिक खगोल भौतिकी की सीमाओं को आगे बढ़ाएंगे।

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

छवि क्रेडिट: नासा का गोडार्ड स्पेस फ़्लाइट सेंटर/स्कॉट नोबल; सिमुलेशन डेटा, डी'एस्कोली एट अल। 2018

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• स्रोत: https://singularityhub.com/2023/05/28/gravitational-wave-detector-ligo-is-finally-back-online-with-exciting-upgrades-to-make-it-way-more-sensitive/