Nyt teleskop til at detektere gravitationsbølgehændelser

Et nyt teleskop, der består af to identiske arrays på hver sin side af planeten, vil spore kilder til gravitationsbølger.

Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO), ledet af University of Warwick, signalerer en ny æra inden for gravitationsbølgevidenskab. Udplaceret på tværs af to antipodale steder for fuldt ud at dække himlen, vil GOTO gennemsøge himlen efter optiske spor om de voldsomme kosmiske begivenheder, der skaber krusninger i selve rummets struktur.

GOTO begyndte, da det britiske University of Warwick og Australiens Monash University ønskede at adressere kløften mellem gravitationsbølgedetektorer og elektromagnetiske signaler. Nu har det internationale samarbejde 10 partnere, hvoraf seks er i Storbritannien. GOTO har modtaget £3,2 millioner i finansiering fra Science and Technology Facilities Council (STFC) til at implementere faciliteten i fuld skala.

"Dette er virkelig opmuntrende fra et internationalt samarbejdsperspektiv, at Storbritannien er villig til at støtte dette projekt med nye teleskoper, der skal bygges i Australien," sagde lektor Duncan Galloway fra Monash University School of Physics and Astronomy.

"Det nye websted giver os en massiv forbedring af vores chance for at observere modstykkerne til gravitationsbølgedetekteringer. At detektere de optiske modparter omgående er en nøglefaktor for, hvor meget vi kan lære af gravitationsbølgedetekteringer. Den første sådanne begivenhed, GW170817, blev identificeret på 11 timer; men vores GOTO-netværk kan være på himlen og autonomt observere feltet inden for få minutter."

Længe antaget som et biprodukt af kollisionen og sammensmeltningen af ​​kosmiske giganter som neutronstjerner og sorte huller, blev gravitationsbølger endelig detekteret direkte af Advanced LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) i 2015.

Siden 2015 har der været mange efterfølgende påvisninger, men da observatorier som LIGO kun kan måle virkningerne af gravitationsbølgen, når den passerer gennem vores lokale rumtid, kan det være svært at spore kildens oprindelsessted.

GOTO er designet til at udfylde dette observationshul ved at søge efter optiske signaler i det elektromagnetiske spektrum, der kan indikere kilden til GW – hurtigt at lokalisere kilden og bruge denne information til at rette en flåde af teleskoper, satellitter og instrumenter mod den.

Da de fleste GW-signaler involverer sammensmeltning af massive objekter, er disse 'visuelle' signaler ekstremt flygtige, da de skal lokaliseres så hurtigt som muligt, og det er her GOTO kommer ind i billedet. Tanken er, at GOTO vil fungere som en slags mellemled mellem f.eks. LIGO, som detekterer tilstedeværelsen af ​​en gravitationsbølgehændelse, og mere målrettede multibølgelængdeobservatorier, der kan studere hændelsens optiske kilde.

Professor Danny Steeghs fra University of Warwick, GOTO's primære efterforsker, sagde:"Der er flåder af teleskoper over hele verden til rådighed til at se mod himlen, når gravitationsbølger detekteres, for at finde ud af mere om kilden. Men som gravitationsbølgedetektorer er ikke i stand til at lokalisere, hvor krusningerne kommer fra, disse teleskoper ved ikke, hvor de skal lede."

Efter den vellykkede test af et prototypesystem i La Palma, på Spaniens Kanariske Øer, implementerer projektet et meget udvidet andengenerationsinstrument.

To teleskopmonteringssystemer, der hver består af otte individuelle 40 cm (16 tommer) teleskoper, er nu i drift i La Palma. Tilsammen dækker disse 16 teleskoper et meget stort synsfelt med 800 millioner pixels på tværs af deres digitale sensorer, hvilket gør det muligt for arrayet at feje den synlige himmel hver par nætter.

Disse robotsystemer vil fungere autonomt og patruljere himlen kontinuerligt, men også fokusere på særlige begivenheder eller områder af himlen som svar på advarsler om potentielle gravitationsbølgehændelser.

Professor Steeghs fortsatte:"Tildelingen på £3,2 millioner i STFC-finansiering var afgørende for at give os mulighed for at bygge GOTO, som det altid var forudset at være; rækker af bredfelts optiske teleskoper på mindst to steder, så disse kunne patruljere og søge den optiske himmel regelmæssigt og hurtigt.

"Dette vil gøre det muligt for GOTO at levere det tiltrængte link, for at give målene for større teleskoper at pege mod."

Sideløbende er holdet ved at forberede et sted ved Australiens Siding Spring Observatory, som vil indeholde det samme to-monterede, 16 teleskopsystem som La Palma-installationen.

Planen er at have begge steder operationelle i år for at være klar til den næste observationskørsel af LIGO/Virgo gravitationsbølgedetektorer i 2023.

Den optiske søgen efter gravitationsbølgehændelser er det næste skridt i udviklingen af ​​gravitationsbølgeastronomi. Det er opnået én gang før, men med GOTOs hjælp skulle det blive meget nemmere.

Hvis astronomer kan lokalisere overbevisende modstykker til gravitationsbølgesignaler, vil det være muligt at måle afstande, karakterisere kilderne, studere deres udvikling og bestemme de miljøer, de er dannet i. + Udforsk yderligere

Kilonova-Chasing Gravitational-Wave Optical Transient Observer er ved at se hele himlen