Nowy teleskop fal grawitacyjnych został opracowany we współpracy z naukowcami z Sheffield

Po raz pierwszy wyprodukowano nowy teleskop, składający się z dwóch identycznych układów po obu stronach planety, jeden w La Palma na Wyspach Kanaryjskich, a drugi w Australii, aby śledzić źródła fal grawitacyjnych.

The Gravitational Wave Transient Optical Observatory (GOTO), wspólny projekt prowadzony przez Uniwersytet Warwick przy znaczącym udziale Uniwersytetu w Sheffield, pomoże w pielęgnowaniu nowej ery nauki o falach grawitacyjnych.

Rozciągając się po przeciwnych stronach Ziemi, aby pokryć całe niebo, GOTO będzie przeszukiwać niebo w poszukiwaniu wizualnych wskazówek dotyczących gwałtownych kosmicznych wydarzeń, które tworzą zmarszczki lub fale w samej strukturze kosmosu.

Od dawna uważane za produkt uboczny zderzenia i połączenia kosmicznych gigantów, takich jak gwiazdy neutronowe i czarne dziury, fale grawitacyjne zostały ostatecznie wykryte bezpośrednio przez LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory) w 2015 roku.

Od 2015 roku dokonano wielu kolejnych odkryć, ale ponieważ obserwatoria takie jak LIGO mogą mierzyć skutki fali grawitacyjnej tylko podczas przechodzenia przez nasz lokalny obszar czasoprzestrzeni, może być trudno wyśledzić jej źródło.

GOTO ma za zadanie wypełnić tę lukę obserwacyjną, szukając sygnałów świetlnych w widmie elektromagnetycznym, które mogą wskazywać źródło fal grawitacyjnych (GW) – szybko lokalizując źródło i wykorzystując te informacje do nakierowania na nie floty teleskopów, satelitów i instrumentów.

Ponieważ większość sygnałów GW wiąże się z fuzją masywnych obiektów, te „widoczne” sygnały są bardzo przejściowe i muszą być zlokalizowane tak szybko, jak to możliwe, i tu właśnie wkracza GOTO.

GOTO będzie pośrednikiem między LIGO, które wykrywa obecność zdarzenia fali grawitacyjnej, a celowanymi obserwatoriami o wielu długościach fali, które mogą badać optyczne źródło zdarzenia.

Astronomowie z Sheffield wnieśli znaczący wkład we wszystkie aspekty projektu GOTO, od poziomu projektowania i zarządzania po instalację instrumentów w La Palma, pisanie oprogramowania sterującego, które umożliwia niezależne działanie teleskopów, oraz analizę uzyskanych danych naukowych.

Einstein przewidział fale grawitacyjne w swojej teorii względności ponad 100 lat temu, ale dopiero zaczynamy ujawniać, czego mogą nas one nauczyć o naszym wszechświecie.

Martin Dyer

Leverhulme jest badaczem z tytułem doktora na Uniwersytecie w Sheffield

„Fale grawitacyjne powstają, gdy dwie czarne dziury lub dwie gwiazdy neutronowe na bliskiej orbicie – każda dziesiątki razy cięższa od Słońca – zderzają się gwałtownie” – powiedział Martin Dyer, doktor habilitowany w Leverhulme na Uniwersytecie w Sheffield, który pracuje nad GOTO. fale są jak świadomość, że przeszła ciężarówka, czując wstrząs nawierzchni drogi i próbując dowiedzieć się, skąd się wzięła na podstawie tego samego.

Teleskop ten zainteresuje naukowców na całym świecie, aby poszerzyć naszą wiedzę o wszechświecie. Dostęp do teleskopu pozwoli astronomom z Uniwersytetu w Sheffield przyspieszyć i przyspieszyć ich przełomowe badania w tej ważnej dziedzinie fizyki.

Profesor Danny Steggs z University of Warwick, główny badacz w GOTO, powiedział: „Istnieją floty teleskopów na całym świecie, które mogą patrzeć w niebo po wykryciu fal grawitacyjnych, aby dowiedzieć się więcej o źródle. Ale od fali grawitacyjnej detektory nie są w stanie określić źródła zmarszczek, te teleskopy nie wiedzą, gdzie szukać”.

„Jeśli obserwatoria fal grawitacyjnych są uszami odbierającymi dźwięki zdarzeń, a teleskopy są oczami, gotowymi do oglądania zdarzenia na wszystkich długościach fali, to GOTO jest częścią pośrodku, która mówi oczom, gdzie patrzeć. ”

Po udanych testach prototypowego systemu w La Palma na hiszpańskich Wyspach Kanaryjskich, w ramach projektu wdrożono rozszerzony instrument drugiej generacji. Dwa zainstalowane systemy teleskopów, każdy składający się z ośmiu pojedynczych 40-centymetrowych teleskopów, działają obecnie w La Palma. Łącznie, te 16 teleskopów pokrywa bardzo duże pole widzenia z 800 milionami pikseli na swoich cyfrowych czujnikach, co pozwala na omiatanie przez macierz widocznego nieba co kilka nocy.

GOTO otrzymał dofinansowanie w wysokości 3,2 miliona funtów od Rady ds. Obiektów Naukowych i Technologicznych (STFC) na wdrożenie obiektu na dużą skalę, który będzie działał niezależnie, stale patrolując niebo, ale także skupiając się na określonych wydarzeniach lub regionach nieba w odpowiedzi na ostrzeżenia potencjalnych zdarzeń fal grawitacyjnych.

Równolegle zespół przygotowuje stanowisko w australijskim Obserwatorium Siding Spring, które będzie zawierać ten sam dwu- i 16-wiązkowy system teleskopowy, co instalacja La Palma.

Plan jest taki, aby oba stanowiska działały w tym roku, aby były gotowe do kolejnej obserwacji detektorów fal grawitacyjnych LIGO/Virgo w 2023 roku.

Profesor Steeghs kontynuował: „Nagroda w wysokości 3,2 miliona funtów w finansowaniu STFC miała kluczowe znaczenie dla umożliwienia nam zbudowania GOTO, jak zawsze przewidywano; tablice szerokokątnych teleskopów optycznych w co najmniej dwóch lokalizacjach, aby mógł patrolować i przeszukiwać niebo optyczne regularnie i szybko.

„Pozwoli to GOTO zapewnić tak bardzo potrzebne łącze, aby wskazać cele dla większych teleskopów”.

Wizualne poszukiwanie zdarzeń fal grawitacyjnych to kolejny krok w rozwoju astronomii fal grawitacyjnych. Już raz udało się to osiągnąć, ale z pomocą GOTO powinno to stać się znacznie łatwiejsze.

Jeśli astronomowie będą w stanie zlokalizować zamaskowane odpowiedniki sygnałów fal grawitacyjnych, będzie można mierzyć odległości, charakteryzować źródła, badać ich ewolucję i określać środowiska, w których powstały.

Profesor Steeghs dodał: „Mamy nadzieję, że szybko przechwycimy zdarzenie, a następnie śledzimy jego zanikanie, a także uruchomimy alarm dla innych, większych teleskopów, aby wszystkie mogły zebrać więcej informacji i stworzyć naprawdę szczegółowy obraz te zjawiska teleskopów astronomicznych”.

„To naprawdę dynamiczny i ekscytujący czas. W astronomii jesteśmy przyzwyczajeni do badania wydarzeń, które mają miliony lat i nigdzie się nie wybierają – to bardzo inny, szybki sposób pracy, w którym liczy się każda minuta.”

Profesor Vic Dillon, szef Astrophysics Research Group na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu w Sheffield, powiedział: „Grupa Badawcza Astrofizyki Uniwersytetu w Sheffield jest sercem projektu GOTO od jego powstania prawie dziesięć lat temu, a my Jesteśmy podekscytowani, że możemy zbierać naukowe owoce naszych wysiłków w nadchodzących latach.Po tym, jak teleskopy na La Palmie stały się w pełni sprawne.”

Dodatkowe informacje

Współpraca GOTO obejmuje:

• Obserwatorium i planetarium Armagh
• Instituto de Astrofisica de Canarias
• Uniwersytet Monash
• Narodowy Instytut Badań Astronomicznych Tajlandii
• Uniwersytet w Leicester
• Uniwersytet w Manchesterze
• Uniwersytet Portsmouth
• Uniwersytet w Sheffield
• Uniwersytet w Turku, Finlandia
• Uniwersytet w Warwick

Możesz dowiedzieć się więcej o GOTO tutaj.