Ab 2023 sucht das LIGO-Observatorium nach den schwächsten Signalen von Gravitationswellen

Nach zwei Jahren Upgrades ist das Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) fast bereit für seinen nächsten Start, der im März 2023 beginnen soll.

Bei diesem vierten Start wird LIGO, bestehend aus zwei Detektoren, einem in Washington und einem in Louisiana, durch zwei weitere Gravitationswellen-Observatorien ergänzt: das Virgo-Interferometer in Italien und den Kamioka Gravitationswellen-Detektor (KAGRA) in Japan.

Gravitationswellen sind Wellen in der Raumzeit, die durch extrem starke kosmische Ereignisse wie verschmelzende Neutronensterne, Schwarze Löcher oder Kombinationen davon verursacht werden. Dieses Phänomen wurde zuerst von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vorhergesagt.

Während die Ereignisse, die diese Raum-Zeit-Wellen auslösen, extrem stark sind, sind Gravitationswellen sehr schwach – so schwach, dass wir sie niemals direkt nachweisen können, wie Einstein vorausgesagt hat. Wir haben sie jedoch schließlich entdeckt, als im September 2015 die erste direkte Detektion von Gravitationswellen stattfand. Jetzt erhöhen neue Verbesserungen an LIGO seine Empfindlichkeit, sodass es schwächere Signale als je zuvor und infolgedessen mehr Ereignisse als zuvor erkennen kann.

Für diesen bevorstehenden Start wollen die LIGO-Wissenschaftler, dass das Instrument empfindlich genug ist, um Gravitationswellen von verschmelzenden Neutronendoppelsternen zwischen 522 und 620 Millionen Lichtjahren von der Erde entfernt zu erkennen. Größere Ereignisse wie Kollisionen und Verschmelzungen von Schwarzen Löchern sollten für LIGO aus noch größeren Entfernungen sichtbar sein.

Forscher haben bereits viele Gravitationswellen nachgewiesen. Virgo und LIGO entdeckten Wellen, die durch die Verschmelzung zweier Neutronensterne im Jahr 2017 verursacht wurden, und halfen dabei, dieses katastrophale kosmische Ereignis zu lokalisieren. KAGRA trat 2020 dem LIGO-Virgo-Netzwerk bei, und im Januar 2020 zeichneten die drei Observatorien Gravitationswellen aus der Verschmelzung eines Schwarzen Lochs und eines Neutronensterns auf.

Einen Monat vor dem Start werden die Detektoren einen technischen Start durchführen, um das Upgrade in Echtzeit zu testen und die Systeme zu testen, die es LIGO, Virgo und KAGRA ermöglichen, gemeinsam zu arbeiten. Aber auch während eines solchen technischen Experiments können Gravitationswellendetektoren interessante wissenschaftliche Daten liefern. Tatsächlich fand LIGOs erste historische Entdeckung von Gravitationswellen während einer solchen Testperiode statt.

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