LIGO en Virgo maken zich samen op voor nieuwe zwaartekrachtsgolven

14-12-2018

Op vrijdag 14 december 2018 beginnen de LIGO en Virgo zwaartekrachtsgolf-detectoren in de VS en Italië  aan een korte vierdaagse test-run. In deze engineering run (ER13) worden de systemen en procedures getest in aanloop naar de volgende meetperiode, observatierun O3, die in het voorjaar van 2019 moet beginnen.

Gedurende ER13 zullen de detectoren in Washington, Louisiana en Italië samen opereren in een wereldwijd meetnetwerk voor zwaartekrachtsgolven. Doel van de tests is de voortgang van de voorbereidingen te controleren. Daarbij wordt bekeken hoe de detectoren nog beter kunnen worden afgesteld, maar ook de dataverwerking en procedures om meetsignalen openbaar te maken (in zogeheten Open Public Alerts) zodat fysici en astronomen worden gewaarschuwd om met hun telescopen mee te kijken als zich een gebeurtenis lijkt aan te dienen.

De LIGO- en Virgo-detectoren speuren naar golven in de ruimtetijd die volgens Einsteins Algemene Relativiteitstheorie ontstaan wanneer massieve objecten versneld bewegen. Laseropstellingen meten daartoe met extreme precisie vervormingen in kilometers lange opstellingen, zogeheten laserinterferometers.

In 2015 werden zulke zwaartekrachtsgolven voor het eerst waargenomen met de twee laserinterferometers van LIGO in Amerika. Bron van de golven was een dubbel zwart gat op 135 miljoen lichtjaar van de aarde waarvan de zwarte gaten steeds sneller om elkaar heen spiraliseerden en uiteindelijk versmolten. Daarbij werd drie zonsmassa’s aan energie omgezet in ruimtetijdgolven, voldoende om de detectoren op aarde te laten trillen.

Sindsdien zijn er twee meetperiodes geweest, waarbij in de laatste O2 ook de Virgo-detector in Pisa bij het meetnetwerk aansloot. Meetperiode O2 was een groot succes, waarbij voor het eerst ook gebeurtenissen door de drie detectoren samen konden worden waargenomen. Dat maakt het mogelijk de bron aan de hemel preciezer te lokaliseren.

Bij de metingen was ook de eerste waarneming van een botsing van twee neutronensterren, waarbij door telescopen ook licht kon worden waargenomen. Die observatie wordt gezien als het begin van de multimessenger-astronomie met zwaartekrachtsgolven, waarbij verschillende signalen van eenzelfde astronomische bron worden bekeken.

In totaal hebben de LIGO en Virgo collaboraties nu tien versmeltingen van dubbele zwarte gaten waargenomen en een botsing van twee neutronensterren. Onlangs werd de eerste catalogus van de gebeurtenissen gepubliceerd (GWTC-1). Het Nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef is intensief betrokken bij de bouw van de Virgo-detector bij Pisa en de analyses van de metingen.

Bas Swinkels, senior onderzoeker in de Nikhef-Virgo-groep, draagt al vele jaren bij aan de commissioning van Virgo: ‘Nikhef speelt een belangrijke rol bij het fine-tunen van het Virgo-experiment. In de laatste paar weken hebben we nog een aantal bronnen van ruis verholpen, de gevoeligheid is nu beter dan ooit.’

‘ER13 is de eerste gezamenlijke stap van LIGO en Virgo naar observatierun O3’, zegt Alessio Rocchi van het Nationale Italiaanse Instituut voor Nucleaire Fysica (INFN) die de voorbereidingen bij de Virgo-detector coördineert. ‘de tests zijn een essentiële stap in de richting van de Open Public Alert en de eerste gelegenheid waarbij de hele infrastructuur stevig getest zal worden. Met nieuwe hardware die het laatste jaar is geïnstalleerd is de gevoeligheid van de Virgo-detector met 60 procent toegenomen vergeleken bij de tweede run. Er zijn dus nieuwe verrassingen te verwachten.’

Meer informatie

Nikhef-onderzoeker Bas Swinkels

Website Virgo

De actuele planning voor observatierun O3 staat hier.