Представители всех четырех работающих лазерно-интерферометрических гравитационных антенн — LIGO, Virgo, KAGRA и GEO600 — подписали меморандум о договоренности, устанавливающий порядок совместных действий установок и обмен данными. Таким образом, начавшая ранее в этом году подготовку к наблюдениям японская система KAGRA, в которой используется ряд новых технологий, присоединится к существующим детекторам, что увеличит точность определения параметров гравитационных сигналов, говорится в пресс-релизе на сайте обсерватории LIGO.
Отметим, что гравитационные волны представляют собой периодические колебания пространства-времени, которые создаются любыми не сферически симметричными ускоренными движениями масс. Это явление предсказано общей теорией относительности Альберта Эйнштейна в начале XX века. Загвоздка в том, что гравитация намного слабее других взаимодействий, из-за чего ее волны также весьма слабы. В связи с этим заметные возмущения порождают лишь экстремально быстрые движения больших масс. На современном этапе развития науки и техники регистрировать подобные сигналы удается лишь от слияния черных дыр или нейтронных звезд.
Существующие гравитационные антенны устроены по принципу интерферометра Майкельсона: в L-образном туннеле вдоль обоих плеч движутся лазерные лучи, которые затем сводятся вместе и интерферируют. Если картина интерференции остается постоянной, то никакой волны нет, если же она меняется, то изменяются и отношения между длинами плеч, что говорит о прохождении гравитационной волны. Существуют и другие варианты гравитационных антенн, но по своим параметрам они намного уступают лазерным.
Сегодня в мире полноценно работает четыре лазерно-интерферометрические антенны: германо-британская GEO600, европейская Virgo и пара американских LIGO, расположенные в Хэнфорде и Ливингстоне. GEO600 наиболее старая и ее точности не хватает для регистрации реальных событий. Однако ее роль исключительно важна, так как на ней отрабатываются многие ключевые технологии.
В декабре 2019 года к наблюдениям должна присоединиться японская установка KAGRA. Весной ученые начали подготовительные работы: 13 апреля из туннелей системы начали откачивать воздух, а 2 мая началось охлаждение пробных масс. В KAGRA применяется ряд новых технологических решений. В частности, это первая антенна с достаточной для фиксации реальных слияний чувствительностью, расположенная под землей, благодаря чему она меньше подвержена искажениям, вызываемым ветром и сейсмической активностью. Также в ней впервые используется криогенное охлаждение пробных масс, к которым прикреплены зеркала для лазеров, что минимизирует тепловой шум.
4 октября представители LIGO, Virgo и KAGRA подписали меморандум о договоренности, который предполагает проведение совместных наблюдений и обмен получаемыми данными. Включение новой обсерватории, которая расположена далеко от существующих, как предполагается, значительно улучшит локализацию событий.
Поясним, что так как гравитационные волны проходят сквозь установки в разное время, то по временной задержке удается восстановить направление на их источник. Например, единственное на данный момент гравитационное событие, которое также наблюдали обычные телескопы, — слияние нейтронных звезд в 2017 году — было локализовано LIGO и Virgo в области неба площадью 30 квадратных градусов, то есть порядка 0,07% всей сферы. Это достаточно мало для покрытия телескопами, но требует заметного времени. Включение KAGRA должно сократить такую область в три раза, что позволит ученым быстрее найти интересующий объект и, следовательно, получить более ценную информацию об электромагнитной яркости спустя короткое время после излучения гравитационных волн.
Источник: N+1