Фізики з колаборацій LIGO і Virgo висловили побоювання про те, що європейський детектор гравітаційних хвиль не встигне приєднатися до інтерферометрів LIGO в новому сезоні спостережень. На думку фахівців, усунення джерел шумів, що існують у детекторі потребуватиме ще кількох місяців. Урочисте відкриття поліпшеного детектора Advanced Virgo призначено на 20 лютого. Про це повідомляє журнал.
Гравітаційні хвилі - хвилі коливань геометрії (метрики) простору-часу. Вони призводять до того, що відстані між точками простору певним чином змінюються в часі. Щоб породити таку хвилю необхідні щільні і масивні небесні тіла, що рухаються з прискоренням певним чином - наприклад, пара нейтронних зірок або чорних дір, що обертаються і зближуються між собою. Однак навіть великі об'єкти, чорні діри з масами порядку десятків Сонц, генерують дуже слабкі хвилі, що змінюють відстані на величини близько 10-21 (секстільйонних часток).
Щоб помітити такі зміни фізики запропонували використовувати гігантські інтерферометри Майкельсона. Це прилади, що складаються з двох перпендикулярних оптичних прапорів довжиною кілька кілометрів. Світло від лазера накачування розподіляється між цими плечима і, потім, відбиваючись від системи дзеркал знову складається. При цьому відбувається інтерференція - інтенсивність отриманого пучка дуже сильно залежить від найменших коливань довжини оптичних прапорів. Гравітаційна хвиля, досягаючи інтерферометра, викликає коливання відстані між масивними дзеркалами - в 4-кілометровому LIGO зміщення становить всього одну тисячну зарядового радіусу протона - виникає характерний періодичний загасаючий сигнал.
Для гравітаційної астрономії важливо не тільки детектувати наявність сигналу, але й визначити його джерело. Для одиночного детектора це неможливо. LIGO складається з двох інтерферометрів, розташованих на відстані 3000 кілометрів один від одного, спільна робота приладів дозволяє вказати на смугу в небі, звідки, ймовірно, прийшла хвиля. Для точної триангуляції необхідні дані з третього детектора - відносна затримка сигналу через обмеженість швидкості поширення гравітаційних хвиль. Очікується, що ним стане Advanced Virgo, розташований неподалік від італійської Пізи.
Останні п'ять років детектор перебував на плановому оновленні і 20 лютого заплановано його урочисте відкриття. Однак як повідомляє з посиланням на експертів колаборацій, можливо Virgo не зможе приєднатися до LIGO в нинішньому сеансі спостережень (грудень 2016 - травень 2017), як це було заплановано. Виною тому технічні проблеми, з якими зіткнулися інженери детектора.
В ході оновлення дзеркала в плечах інтерферометра були замінені на більш масивні. Оскільки будь-які вібрації можуть позначитися на чутливості приладу (землетруси, вібрація від поїздів, морський прибій) то дуже важливою виявляється система їх гасіння. Для цього у Virgo використовується спеціальна система підвісів. Для збільшення чутливості використовувалися раніше для фіксації дзеркал сталеві нитки замінили на 0,4-міліметрове скловолокно - це повинно було знизити механічні і температурні шуми. Але виявилося, що через кілька днів або тижнів після підвішування нитки починали рватися. Розслідування показало, що тому виною мікроскопічні частинки, які осідали на волокна і викликали виникнення мікротріщин. Інженерам довелося знову повернутися до «галасливих» сталевих ниток.
Очікується, що чутливість Virgo в такій конфігурації складе щонайменше чверть від чутливості LIGO. Як зазначає, найсильніше від використання сталевих ниток постраждає чутливість до хвиль низьких частот - подібних до тих, які породжуються зіткненнями чорних дір. Саме такі хвилі зафіксувала LIGO у вересні 2015 року.
Щоб приєднатися до LIGO європейської гравітаційної обсерваторії буде потрібно досягти певного порогу чутливості. На усунення джерел шумів, за словами Лізи Барзотті з MIT, члена комітету з планування спільної роботи LIGO і Virgo, підуть місяці. Це робить майже неможливим приєднання Virgo до LIGO, заплановане на березень, пише. За словами Барзотті, сеанс спостережень LIGO може бути продовжений на один-два місяці, щоб Virgo встиг взяти участь у спільних спостереженнях. Якщо ж цього не станеться, то спільні спостереження колаборацій почнуться не раніше весни 2018 року. Очікується що до цього моменту на Virgo знову будуть встановлені скловолоконні підвіси.
Крім Virgo йде будівництво ще декількох надчутливих гравітаційних обсерваторій-інтерферометрів, які приєднаються до дослідження передбачених Ейнштейном хвиль. Так, вже в 2019 році заплановано введення в експлуатацію японського KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector). Рівно рік тому було підписано угоду про будівництво аналога LIGO в Індії - він увійде в дію в 2024 році. Вже зараз триває тестування технологій для космічної гравітаційної обсерваторії LISA - її довжина складе мільйон кілометрів. Пуск трійки супутників попередньо запланований на 2034 рік.