De samenwerkende detectoren voor zwaartekrachtsgolven LIGO, Virgo en KAGRA hebben voor het eerst met succes gebruikgemaakt van een AI-methode om toch signaal uit deels ontregelde detectoren te krijgen.
In een nieuw artikel in Physical Review Letters analyseerde de internationale LVK-samenwerking waarnemingen van twee gemeten zwaartekrachtsgolven, in september 2024 en februari 2025. Die waren toe te schrijven aan botsende zwarte gaten.
De eerste van 9 en 7 zonsmassa’s op ongeveer 19 miljoen lichtjaar van de aarde, en 35 en 30 zonsmassa’s op zo’n 11 miljoen lichtjaar.
Nikhef maakt deel uit van de LVK-samenwerking en is nauw betrokken bij de Virgo-detector in Pisa, Italië.
De precisie van de twee waarnemingen was tot voor kort onmogelijk geweest, schrijven de LVK-onderzoekers, omdat de LIGO-detector in Hanford, Washington, in beide gevallen niet goed was afgesteld. De nieuwe techniek maakt het mogelijk om met de zwaartekrachtsgolven zelf correcties te vinden.
Om geen signalen verloren te laten gaan, ook als de detectoren niet goed gekalibreerd zijn, is zogeheten Astrophysical Calibration ontwikkeld. Daarbij worden signalen in verschillende detectoren met elkaar vergeleken. De waarnemingen van goed werkende detectoren geven een aanwijzing voor het ontvangen signaal.
Het signaal in een minder goed werkende detector in het geheel wordt daarmee vergeleken, waarna een correctie voor de slechte kalibratie kan worden berekend. Daarmee kan alsnog het werkelijke signaal worden berekend en gebruikt in gezamenlijke analyse van alle waarnemingen.
De techniek lijkt in zekere zin op een technologie in de muziekindustrie die autotune wordt genoemd, en die live minder zuivere zangpartijen corrigeren.
Een versie van de “autotune” voor zwaartekrachtsgolfdetectoren is inmiddels ook in onderzoek bij de Gravitational Wave-groep van Nikhef, zegt programmaleider Chris Van Den Broeck, ook hoogleraar aan de Universiteit Utrecht.
Van Den Broeck: “Dit is een opwindend eerste voorbeeld van hoe onze instrumenten kunnen worden gekalibreerd met behulp van de zwaartekrachtsgolven zelf. Dat zal in de Einstein Telescope zeker een grote rol gaan spelen.”
Een eerste toepassing was daarbij de analyse van de verschillende configuraties van de toekomstige Einstein Telescope. ET is een sterk verbeterde ondergrondse zwaartekrachtsgolfdetector met detectorarmen van ongeveer 10 kilometer lengte.
Daarvoor zijn twee varianten in studie, een driehoek bestaande uit drie V-vormige detectoren, of twee L-vormige detectoren op verschillende lokaties.
Verkennende studies hebben laten zien dat in de driehoek-variant ruis en andere verstoringen (zogeheten glitches) het beste kunnen worden onderdrukt door de slimme combinatie van signalen, ook als een van de armen even niet perfect werkt.
