引力波探测器 LIGO 终于重新上线，令人兴奋的升级使其更加灵敏

经过三年的中断，美国的科学家们刚刚开启了能够 测量引力波——微小的涟漪 空间 自己穿越宇宙。

与光波不同，引力波几乎 不受星系、恒星、气体和尘埃的阻碍 充满宇宙。 这意味着通过测量引力波， 像我这样的天体物理学家 可以直接窥视宇宙中一些最壮观现象的核心。

2020年起，激光干涉引力波天文台——俗称 LIGO- 在进行一些令人兴奋的升级时一直处于休眠状态。 这些改进将 显着提高灵敏度 LIGO 并且应该允许设施观察更远的物体，这些物体产生更小的波纹 时空.

通过检测更多产生引力波的事件，天文学家将有更多机会观察这些相同事件产生的光。 看到一个事件 通过多种信息渠道，一种称为 多信使天文学, 提供天文学家 难得和令人垂涎的机会 学习物理远远超出任何实验室测试的范围。

时空涟漪

根据 爱因斯坦的广义相对论，质量和能量扭曲空间和时间的形状。 时空的弯曲决定了物体如何相对于彼此移动——人们将其体验为引力。

当像这样的大质量物体时会产生引力波 黑洞或中子星相互合并，在空间中产生突然的大变化。 空间扭曲和弯曲的过程像 波浪穿过静止的池塘. 这些波从扰动中向四面八方传播，在它们这样做的过程中微小地弯曲空间，并且稍微改变沿途物体之间的距离。

[嵌入的内容]

尽管产生引力波的天文事件涉及宇宙中一些最大的物体，但空间的拉伸和收缩是无限小的。 穿过银河系的强大引力波可能只会使整个银河系的直径改变三英尺（一米）。

第一次引力波观测

尽管爱因斯坦于 1916 年首次做出预测，但那个时代的科学家几乎没有希望测量引力波理论所假设的距离的微小变化。

大约在 2000 年，加州理工学院、麻省理工学院和世界其他大学的科学家们完成了有史以来最精确的直尺——LIGO.

LIGO 由两个独立的天文台组成，其中一个位于华盛顿州的汉福德，另一个位于路易斯安那州的利文斯顿。 每个天文台的形状都像一个巨大的 L 形，有两个 2.5 英里（四公里）长的臂从设施中心以 90 度向外延伸。

为了测量引力波，研究人员将激光从设施中心发射到 L 的底部。在那里，激光被分开，使光束沿着每个臂向下传播，从镜子反射并返回到底部。 如果引力波在激光照射时穿过手臂，两束光束将在非常不同的时间返回中心。 通过测量这种差异，物理学家可以辨别出引力波通过了该设施。

LIGO 开始运作 在 2000 年代初期，它还不够灵敏，无法探测到引力波。 因此，在 2010 年，LIGO 团队暂时关闭了设施以执行 升级以提高灵敏度. 升级版LIGO启动 在 2015 年收集数据，并且几乎立即 探测到引力波 由两个黑洞合并产生。

2015年以来，LIGO已完成 三个观察运行. 第一次，运行 O1，持续了大约四个月； 第二个，O2，大约九个月； 第三个 O3 在 COVID-11 大流行迫使设施关闭之前运行了 19 个月。 从 run O2 开始，LIGO 一直在与一个 意大利天文台称为处女座.

在每次运行之间，科学家们改进了探测器的物理组件和数据分析方法。 到 3 年 2020 月运行 OXNUMX 结束时，LIGO 和 Virgo 合作的研究人员已经检测到 大约 90 个引力波 来自黑洞和中子星的合并。

天文台仍有 尚未达到最大设计灵敏度. 因此，在 2020 年，两个天文台都关闭进行升级 再次.

进行一些升级

科学家们一直致力于 许多技术改进.

一项特别有前途的升级包括增加 1,000 英尺（300 米） 光腔 改善一个 称为挤压的技术. 挤压使科学家能够利用光的量子特性来减少检测器噪声。 通过这次升级，LIGO 团队应该能够探测到比以前弱得多的引力波。

我和我的队友 是 LIGO 合作中的数据科学家，我们一直在致力于许多不同的升级，以 用于处理 LIGO 数据的软件 以及识别的算法 该数据中的引力波迹象. 这些算法通过搜索匹配的模式来发挥作用 数百万的理论模型 可能的黑洞和中子星合并事件。 与以前版本的算法相比，改进后的算法应该能够更容易地从数据中的背景噪声中找出引力波的微弱迹象。

天文学的高清时代

2023 年 18 月上旬，LIGO 开始了一次短期试运行——称为工程运行——以确保一切正常。 XNUMX 月 XNUMX 日，LIGO 探测到引力波可能 由中子星并入黑洞产生.

LIGO 20个月观测运行04正式上线 24月XNUMX日开始， 之后 Virgo 和一个新的日本天文台——神冈引力波探测器 (KAGRA) 也将加入。

虽然这次运行有许多科学目标，但特别关注实时探测和定位引力波。 如果该团队能够识别引力波事件，找出引力波的来源并迅速提醒其他天文学家注意这些发现，这将使天文学家能够将其他收集可见光、无线电波或其他类型数据的望远镜指向源头的引力波。 收集有关单个事件的多个信息渠道——多信使天体物理学——就像在黑白无声电影中添加颜色和声音，可以提供对天体物理现象更深入的理解。

天文学家只观察到一个事件 在引力波和可见光中 迄今为止——合并 2017 年看到的两颗中子星. 但是从这一次事件中，物理学家能够研究 宇宙膨胀 并确认其中一些的来源 宇宙中最具活力的事件 被称为 伽马射线爆发.

通过运行 O4，天文学家将能够访问历史上最灵敏的引力波天文台，并有望收集到比以往更多的数据。 我和我的同事们希望，在接下来的几个月里，将产生一个——或者可能是多个——多信使观测结果，从而突破现代天体物理学的界限。

本文重新发表 谈话 根据知识共享许可。 阅读 原创文章.

图片来源：NASA 戈达德太空飞行中心/Scott Noble； 模拟数据，d'Ascoli 等人。 2018

• SEO 支持的内容和 PR 分发。 今天得到放大。
• 柏拉图爱流。 Web3 数据智能。 知识放大。 访问这里。
• 与 Adryenn Ashley 一起铸造未来。 访问这里。
• 使用 PREIPO® 买卖 PRE-IPO 公司的股票。 访问这里。
• Sumber: https://singularityhub.com/2023/05/28/gravitational-wave-detector-ligo-is-finally-back-online-with-exciting-upgrades-to-make-it-way-more-sensitive/