리고

LIGO
라트비아의 명절인 Lgogo는 Jaii를 참조하십시오.
Ligo Lab과 혼동하지 마십시오.
레이저 간섭계 중력파 관측소
LLO Control Room.jpg
LIGO Livingston 제어실은 Advanced LIGO의 첫 번째 관찰 실행(O1) 당시와 다름없다.
대체 이름리고
장소Hanford Site(워싱턴) 및 Livingston(루이지애나)
좌표LIGO 핸포드 천문대:46°27°18.52°N 119°24(27.56°W)/46.4551444°N 119.4076556°W/ 46.4551444; -119.4076556(LIGO 핸포드 천문대)
LIGO 리빙스턴 천문대: 30°333346.42nN 90°462727.27wW / 30.5628944wN 90.7742417°W / 30.5628944; -90.7742417 (LIGO 리빙스턴 천문대)
조직LIGO 사이언티픽 콜라보레이션 Edit this on Wikidata
파장43km(7.0kHz)~10,000km(30Hz)
지었다.1994~2002년(1994~2002년)
초광2002년 8월 23일
망원경 스타일중력파 관측소 Edit this on Wikidata
길이4,000 m (13,123 피트 4 인치)
웹 사이트www.ligo.caltech.edu Edit this at Wikidata
LIGO is located in the United States
LIGO Livingston Observatory
LIGO 리빙스턴 천문대
LIGO Hanford Observatory
LIGO 핸포드 천문대
미국 인접 지역의 LIGO 천문대
Commons 관련 매체
[Wikidata에서 편집]

LIGO(Laser Interferometer Gravitical-Wave Observatory)는 우주 중력파를 검출하고 천문학적 도구로 [1]중력파 관측을 개발하기 위해 설계된 대규모 물리 실험 및 관측소이다.레이저 간섭계에 의한 중력파를 검출하기 위한 목적으로 미국에 두 개의 대형 관측소가 세워졌다.이 관측소들은 [2]4킬로미터 간격으로 배치된 거울을 사용하여 양성자 전하 지름의 1만분의 1 미만의 변화를 감지할 수 있다.

초기 LIGO 관측소는 미국 국립과학재단(NSF)의 자금 지원을 받았으며, Caltech와 [3][4]MIT가 구상, 건설 및 운영하였다.2002년부터 2010년까지 데이터를 수집했지만 중력파는 검출되지 않았다.

기존의 LIGO 검출기를 강화하기 위한 고급 LIGO 프로젝트는 2008년에 시작되었으며 NSF의 지원을 계속 받고 있으며, 영국 과학기술시설위원회, 독일 막스 플랑크 협회 및 호주 연구 [5][6]위원회로부터 중요한 기여를 받고 있다.개량된 검출기는 2015년에 가동되기 시작했다.중력파의 검출은 2016년 LIGO Scientific Collaboration(LSC)과 Virgo Collaboration에 의해 여러 대학과 연구기관의 과학자들이 참여한 가운데 보고되었다.이 프로젝트와 중력파 천문학의 데이터 분석에 관여하는 과학자들은 LSC에 의해 조직되어 있으며,[7][8][9] LSC에는 전세계 1000명 이상의 과학자들과 44만 명의 활동 중인 아인슈타인이 포함되어 있다.2016년 [10]12월 현재 홈 유저.

LIGO는 NSF가 [11][12]자금을 지원한 사상 최대 규모의 야심찬 프로젝트입니다.2017년에는 레이너 와이스, 킵 손, 배리 C가 노벨 물리학상을 받았다. 바리쉬 "LIGO 검출기와 중력파 관측에 결정적인 기여를 하기 위해"[13]

관찰은 "실행"으로 이루어집니다.2022년 1월 현재 LIGO는 3회 주행(그 중 1회 주행은 2회 "서브런"으로 분할됨)하여 90회의 [14][15]중력파 검출을 수행하였다.디텍터의 유지 보수 및 업그레이드는 실행 사이에 수행됩니다.2015년 9월 12일부터 2016년 1월 19일까지 진행된 첫 번째 실험인 O1은 처음 3개의 탐지, 모두 블랙홀 병합을 수행했다.2016년 11월 30일부터 2017년 8월 25일까지 진행된 두 번째 실험인 O2는 8번의 검출, 7번의 블랙홀 병합,[16] 그리고 첫 번째 중성자별 병합을 수행했다.세 번째 운행인 O3는 2019년 4월 1일부터 9월 30일까지 O3a와 2019년 11월[17] 1일부터 2020년 3월 27일까지 COVID-19로 [18]인해 중단되었다.O3는 중성자별과 블랙홀의 [15]합성을 최초로 발견했다.

중력파 관측소인 LIGO, 처녀자리, KAGRA는 COVID로 인한 정지 후에도 관측을 계속하기 위해 조정 중이며 2021년 11월 9일 현재 O4 관측을 2022년 12월 중순에 함께 시작할 계획이다(LIGO Livingston의 간섭계는 2023년 2월에 출시 예정).LIGO는 쌍성 중성자별 합병의 민감도 목표를 160-190Mpc로 예측하고 있다(감도:처녀자리 80~115Mpc, KAGRA 1Mpc [20]초과)

역사

배경

LIGO 핸포드 천문대
LIGO 간섭계의 다리 부분도.
LIGO Laboratory는 워싱턴 동부의 핸포드 부근과 루이지애나주의 리빙스턴 부근에서 두 개의 검출기 사이트를 운영하고 있다.이 사진은 리빙스턴 검출기 사이트입니다.

LIGO 개념은 알버트 아인슈타인의 일반 상대성 이론의 구성요소인 중력파의 존재를 테스트하기 위해 많은 과학자들에 의해 초기 작업에 의해 구축되었습니다.1960년대에 시작된 이래로, 조셉 웨버, 뿐만 아니라 소비에트 과학자들 미하일 Gertsenshtein과 블라디 스라프 Pustovoit, 등 미국 과학자들 기본적인 아이디어와 레이저 interferometry,[21][22]의 프로토 타입을 만들 수 있고 1967년 라이너 바이스는 MIT의 militar과 프로토 타입에 대한 건설을 시작했다 간섭계 사용에 대한 분석을 출판했다 하였다.참새피 속의 초본. 에스파냐ng. 단,[23] 동작하기 전에 종료되었습니다.1968년부터 칼텍에서 킵 손은 중력파와 그 근원에 대한 이론적 노력을 시작했고 결국 중력파 탐지가 [21]성공할 것이라고 확신했다.

시제품 간섭계 중력파 검출기(간섭계)는 1960년대 후반 로버트 L.에 의해 제작되었다. Hughes Research Laboratories(자유 스윙이 아닌 방진판에 미러를 장착)의 전진 및 동료, 1970년대 MIT의 Weiss, 독일의 Heinz Billing 및 Garching 독일의 동료, Ronald Drever, James Hough 및 동료에 의해 수행되었습니다.스코틀랜드 [24]글래스고에 있습니다.

1980년 NSF는 MIT(Paul Linsay, Peter Saulson, Rainer Weiss)가 주도하는 대형 간섭계 연구에 자금을 지원했고, 이듬해 Caltech는 40미터 시제품(Ronald Drever 및 Stan Whitcomb)을 제작했다.MIT의 연구는 적절한 [21][25]감도로 간섭계의 실현 가능성을 1km 규모로 확립했다.

NSF의 압력에 따라 MIT와 Caltech는 MIT 연구와 Caltech, MIT, Glasgow 및 Garching의 실험 작업에 기초한 LIGO 프로젝트를 이끌기 위해 협력할 것을 요청 받았습니다.Drever, Thorne 및 Weiss는 LIGO 운영 위원회를 구성했지만 1984년과 1985년에 자금 지원을 거절당했습니다.1986년까지 그들은 운영위원회와 단일 감독인 로쿠스 E를 해체하라는 요청을 받았다. 보그트(칼텍)가 임명되었습니다.1988년, 연구 개발 제안이 [21][25][26][27][28][29]자금 지원을 달성했습니다.

1989년부터 1994년까지 LIGO는 기술적, 조직적으로 진보하지 못했다.정치적 노력만이 자금을 [21][30]계속 조달했다.미국 의회가 첫해 LIGO에 2300만 달러를 지원하기로 동의한 1991년까지 지속적인 자금 지원은 통상적으로 거부되었다.그러나 자금 지원을 받기 위한 요건은 충족되거나 승인되지 않았으며 NSF는 프로젝트의 기술적,[26][27] 조직적 기반에 의문을 제기했습니다.1992년에 이르러, LIGO는 Drever가 더 이상 직접 [21][30][31][32]참가자가 아닌 상태로 재편되었습니다.진행 중인 프로젝트 관리 문제와 기술적인 우려는 NSF의 프로젝트 리뷰에서 드러났고,[21][30][33][34] 결과적으로 1993년 공식적으로 지출을 동결할 때까지 자금을 보류하게 되었습니다.

1994년 관련 NSF 직원, LIGO의 과학 리더, MIT와 칼텍의 총장 간의 협의 후 Vogt가 물러나고 Barry Barish(Caltech)가 연구소장으로 [21][31][35]임명되었으며 NSF는 LIGO가 지원할 [30]수 있는 마지막 기회가 있음을 분명히 했다.Barish의 팀은 기존 제안서의 40%를 초과하는 예산으로 새로운 연구, 예산 및 프로젝트 계획을 작성했습니다.Barish는 초기 LIGO와 첨단 LIGO로 중력파를 검출할 [36]수 있는 진화 검출기로 LIGO를 구축할 것을 NSF와 국립과학위원회에 제안했다.이 새로운 제안은 NSF의 자금 지원을 받았고, Barish는 수석 조사관으로 임명되었고, 증액이 승인되었습니다.1994년 3억9500만 달러의 예산으로 LIGO는 역사상 가장 큰 규모의 NSF 프로젝트였습니다.이 프로젝트는 1994년 말 워싱턴주 핸포드와 1995년 루이지애나주 리빙스턴에서 착공했다.1997년 공사가 거의 완료됨에 따라 Barish의 지도 하에 LIGO Laboratory와 LIGO Scientific Collaboration(LSC)이라는 두 개의 조직 기관이 설립되었습니다.LIGO 실험실은 LIGO Operation 및 Advanced R&D에 따라 NSF가 지원하는 시설로 구성되어 있으며, 여기에는 LIGO 검출기 및 테스트 시설의 관리가 포함됩니다.LIGO Scientific Collaboration은 LIGO의 기술 및 과학 연구를 조직하기 위한 포럼입니다.LIGO Laboratory와는 독립된 조직으로 자체 감독을 하고 있습니다.바리쉬는 와이스를 이 과학 [21][26]협업을 위한 첫 번째 대변인으로 임명했다.

관찰이 시작됩니다.

2002년과 2010년 사이의 초기 LIGO 작업에서는 중력파가 검출되지 않았다.2004년, Barish 하에서는, LIGO의 개발의 다음 단계(「확장 LIGO」라고 불린다)를 위한 자금 조달과 토대가 마련되었습니다.그 후, 검출기가 대폭 개선된 「Advanced LIGO」[37][38]버전으로 대체되는 동안, 다년간의 셧다운이 행해졌다.LIGO/aLIGO 기계에 대한 연구 및 개발 작업의 대부분은 독일 [39][40]하노버에 있는 GEO600 검출기의 선구적인 작업에 기초했다.2015년 2월까지 검출기는 두 위치 [41]모두에서 엔지니어링 모드로 전환되었다.

2015년 9월 중순까지 "세계 최대의 중력파 시설"은 총 6억 [9][42]2천만 달러의 비용으로 5년간 2억 달러의 정비 작업을 완료했습니다.2015년 9월 18일, Advanced LIGO는 초기 LIGO [43]간섭계의 약 4배 감도로 첫 번째 공식 과학 관측을 시작했다.2021년경에 설계 감도에 도달할 계획까지 감도가 더욱 향상될 예정이었다.[44]

검출

2016년 2월 11일, LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration은 2015년 9월 14일 09.51 UTC에 [45][46]지구로부터 약 13억 광년 떨어진 곳에 있는 2~30개의 태양질량 블랙홀에서 검출된 신호로부터 중력파의 검출에 관한 논문을 발표했다.

현직 전무이사 David Reitze는 워싱턴 D.C.에서 열린 미디어 이벤트에서 이 연구 결과를 발표했으며 명예 전무이사 Barryish는 CERN의 연구 결과에 대한 첫 번째 과학 논문을 [47]물리학계에 발표했습니다.

2016년 5월 2일, LIGO Scientific Collaboration 회원 및 기타 공로자들은 중력파를 [48]직접 검출하는 데 기여한 공로로 기초 물리학 특별상을 수상하였습니다.

2016년 6월 16일 LIGO는 태양의 14.2배와 7.5배의 질량을 가진 두 개의 블랙홀이 합쳐지면서 두 번째 신호가 검출되었다고 발표했다.이 신호는 2015년 12월 26일 UTC [49]3:38에 포착되었다.

태양 질량이 31.2와 19.4인 천체 사이의 세 번째 블랙홀 합성이 2017년 1월 4일에 발견되었고 2017년 [50][51]6월 1일에 발표되었다.

2017년 8월 14일 30.5와 25.3 태양 질량의 물체 사이의 블랙홀 합성의 네 번째 검출이 관측되었고,[52] 2017년 9월 27일에 발표되었다.

2017년, 바이스, 배리쉬, 손은 "LIGO 검출기와 중력파 관측에 결정적인 공헌"으로 노벨 물리학상을 받았다.바이스는 총 상금의 2분의 1을 받았고, 바리쉬와 손은 각각 4분의 [53][54][55]1을 받았다.

LIGO는 개선을 위해 2019년 3월 26일 폐쇄된 후 운영을 재개했으며,[56] Virgo는 2019년 4월 1일에 네트워크에 합류할 예정이다.

미션

주파수의 함수로 초기 및 고급 LIGO에 대한 검출기 노이즈 곡선.이들은 진화한 레이저 간섭계 우주 안테나(eLISA)와 같은 우주 전달 검출기 및 유럽 펄서 타이밍 어레이(EPTA)와 같은 펄서 타이밍 어레이의 대역 위에 있다.잠재적 천체물리학적 소스의 특징적인 변종도 나타난다.신호의 특성 왜곡이 노이즈 [57]곡선보다 커야 검출할 수 있습니다.aLIGO가 검출할 수 있는 주파수는 인간의 청각 범위 내에 있습니다.

LIGO의 임무는 우주 기원의 중력파를 직접 관찰하는 것이다.이 파장은 1916년 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 의해 처음 예측되었는데, 당시 이 파장은 발견에 필요한 기술이 아직 존재하지 않았다.이들의 존재는 1974년 바이너리 펄서 PSR 1913+16의 관측 결과 중력 복사에 의한 에너지 손실 예측과 일치하는 궤도 붕괴가 나타났을 때 간접적으로 확인되었다.1993년 노벨 물리학상은 이 [58]발견으로 헐스와 테일러에게 수여되었다.

중력파를 직접 검출하는 것은 오래전부터 요구되어 왔다.그들의 발견은 전자기 망원경과 중성미자 관측소를 보완하기 위한 천문학의 새로운 분야를 출범시켰다.조지프 웨버는 1960년대 공명 질량 막대 검출기에 대한 연구를 통해 중력파를 검출하는 데 앞장섰다.막대 검출기는 전 세계 6개 사이트에서 계속 사용되고 있습니다.1970년대에 레이너 와이스를 포함한 과학자들은 중력파 측정에 레이저 간섭계를 적용할 수 있다는 것을 깨달았다.로버트 포워드는 1970년대 [59]초 휴즈에서 간섭계 검출기를 작동시켰다.

사실 1960년대 초에, 아마도 그 이전에도 빛과 중력파의 [60]파동 공명에 관한 논문이 발표되었습니다.고주파 중력파를 검출하기 위해 이 공명을 이용하는 방법에 대한 연구는 1971년에 발표되었다.1962년 M. E. 거트센쉬테인, V.I. Pustovoit은 매우 긴 파장의 중력파를 [61]검출하기 위해 간섭계를 사용하는 원리를 설명하는 최초의 논문을 발표했다.저자들은 간섭계를 사용함으로써 감도가 전기 기계 실험보다 10배에서10 10배 더 좋아질7 수 있다고 주장했다.이후 1965년 브라긴스키는 중력파 원천과 그 검출 가능성에 대해 광범위하게 논의했다.그는 1962년 논문을 지적하며 간섭기술과 측정기술이 향상되면 중력파를 검출할 수 있다고 언급했다.

1990년대 초부터, 물리학자들은 기술이 진화하여 천체물리학적으로 중요한 중력파를 검출할 [62]수 있게 되었다고 생각해 왔다.

2002년 8월, LIGO는 우주 중력파를 찾기 시작했다.중력파의 측정 가능한 방출은 쌍성계(중성자별 또는 블랙홀의 충돌과 병합), 거대한 별의 초신성 폭발(중성자별과 블랙홀을 형성), 축적된 중성자별, 변형된 지각이 있는 중성자별의 회전, 그리고 생성된 중력 방사선의 잔여물로부터 예상된다.y 우주의 탄생.관측소는 이론적으로 우주 현의 진동이나 도메인 벽의 충돌에 의해 발생하는 중력파와 같은 보다 이국적인 가상 현상을 관측할 수도 있다.

천문대

LIGO는 LIGO 리빙스턴 천문대(30°33 living46.42nN 90°462727.27wW / 30.5628944°N 90.5628944; -90.7742417)와 LIGO의 두 개의 중력파 관측소를 동시에 운영한다.워싱턴 리치랜드 근처에 있습니다.이들 사이트는 지구를 지나는 직선 거리 3,002km(1,865마일)만큼 떨어져 있지만 지표면에서는 3,030km(1,883마일) 떨어져 있다.중력파는 빛의 속도로 이동할 것으로 예상되기 때문에 이 거리는 최대 10밀리초의 중력파 도달 시간 차이에 해당한다.삼변측정을 사용하면 특히 유럽에서 훨씬 더 먼 거리에 위치한 Virgo와 같은 세 번째 유사한 계측기가 [63]추가될 때 도착 시간의 차이가 파장의 근원을 결정하는 데 도움이 됩니다.

각 관측소는 양쪽이 4km(2.5마일)에 달하는 L자형 초고진공 시스템을 지원한다.각 진공 시스템에 최대 5개의 간섭계를 설정할 수 있습니다.

LIGO Livingston 천문대에는 1차 구성에 1개의 레이저 간섭계가 있습니다.이 간섭계는 0.1~5Hz 대역에서 10개의 절연 계수를 제공하는 유압 액추에이터에 기반한 능동형 진동 차단 시스템으로 2004년에 성공적으로 업그레이드되었습니다.이 대역의 지진 진동은 주로 미세 지진파와 인공 발생원(교통, 벌목 등)에 기인한다.

LIGO 핸포드 천문대에는 리빙스턴 천문대의 간섭계와 거의 동일한 간섭계가 1개 있습니다.초기 및 강화 LIGO 단계에서 반장 간섭계가 주 간섭계와 병렬로 작동했습니다.이 2km 간섭계의 경우, Fabry-Péro 암 공동은 광학적으로 4km 간섭계와 동일한 정밀도를 가졌으며, 따라서 보관 시간의 절반에 해당하는 4km 간섭계를 사용했습니다.저장 시간의 절반으로 이론적 변형률 감도는 200Hz를 초과하는 전체 길이 간섭계만큼 좋았지만 저주파에서는 절반만 우수했습니다.같은 시기에 핸포드는 워싱턴 남동부의 제한된 지질 활동으로 인해 원래의 수동 지진 격리 시스템을 유지했다.

작동

중력파 관측소 운영 간소화
그림 1: 빔슬리터(녹색 선)는 (흰색 상자에서 나오는) 간섭성 빛을 거울에 반사되는 2개의 빔으로 분할합니다.각 암의 발신 빔과 반사 빔은 1개뿐이며, 명확한 구별을 위해 분리되어 있습니다.반사된 빔이 재결합하여 간섭 패턴을 검출합니다(보라색 원).
그림 2: 왼쪽 팔(노란색) 위를 통과하는 중력파는 그 길이와 간섭 패턴을 변화시킨다.

이 섹션의 파라미터는 Advanced LIGO 실험을 참조합니다.1차 간섭계는 Gires-Tournois 에탈론 암과 함께 전원을 껐다 켜는 Michelson 간섭계를 형성하는 4km 길이의 두 개의 빔 라인으로 구성된다.사전 안정화 1064 nm Nd:YAG 레이저는 전력 재활용 거울을 통과하는 20W의 전력을 가진 빔을 방출합니다.미러는 레이저에서 입사한 빛을 완전히 투과하고 반대쪽의 빛을 반사하여 미러와 후속 빔 스플리터 사이의 광장의 출력을 700W로 높입니다.빔 스플리터에서는 빛이 두 개의 직교 암을 따라 이동합니다.부분 반사 미러를 사용하면 양쪽 암에 Fabry-Péro 공동이 생성되어 암 내 레이저 빛의 유효 경로 길이가 증가합니다.캐비티 내 라이트 필드의 전력은 100kW입니다.[64]

중력파가 간섭계를 통과할 때, 국소 영역의 시공간이 변화한다.이는 파장의 근원과 편광에 따라 한쪽 또는 양쪽의 공동 길이가 효과적으로 변화합니다.빔 사이의 효과적인 길이 변화로 인해 현재 캐비티 내의 빛이 들어오는 빛과 매우 약간 위상(반상)이 어긋나게 됩니다.따라서 공동은 주기적으로 매우 약간씩 일관성을 벗어나며 검출기를 파괴적으로 간섭하도록 조정된 빔은 주기적으로 매우 미미한 디튜닝을 갖는다.그 결과 측정 가능한 [65]신호가 생성됩니다.

약 280개의 등가물이 4km 길이의 원거울까지 내려갔다가 다시 [66]돌아온 후, 두 개의 분리된 빔이 암을 떠나 빔 스플리터에서 재결합합니다.두 팔에서 되돌아오는 빔은 암이 일관성과 간섭이 있을 때(중력파가 통과하지 않을 때처럼) 광파가 감산되고 빛이 포토다이오드에 도달하지 않도록 위상 이탈을 유지합니다.중력파가 간섭계를 통과할 때 간섭계의 팔을 따라 거리가 짧아지고 길어지면서 빔의 위상이 약간 덜 어긋나게 됩니다.그 결과 빔이 위상을 갖추어 공명을 일으키기 때문에 일부 빛이 포토다이오드에 도달하여 신호를 나타냅니다.신호가 포함되지 않은 빛은 전력 재활용 미러를 사용하여 간섭계로 되돌려져 암 내 빛의 힘을 증가시킵니다.실제 작동에서 노이즈 소스는 실제 중력파 신호와 유사한 효과를 내는 광학계의 움직임을 유발할 수 있습니다. 기기의 많은 기술과 복잡성은 이러한 미러의 가짜 움직임을 줄이는 방법을 찾는 것입니다.관측자는 [67]소음의 영향을 줄이기 위해 두 사이트의 신호를 비교합니다.

관찰.

핸포드 보호구역의 LIGO 간섭계 서쪽 다리
다음 항목도 참조하십시오.중력파 최초 관측과 중력파 관측 목록

현재의 천문학적 사건 모델과 일반 상대성 [68][69][70]이론의 예측에 기초하여, 지구로부터 수천만 광년 떨어진 곳에서 발생하는 중력파는 양성자의 전하 직경의 1,000분의 1도 안 되는 4 킬로미터 (2.5 mi)의 거울 간격을−18 약 10 미터만큼 왜곡시킬 것으로 예상된다.마찬가지로 이는 대략 10분의21 1 정도의 상대적인 거리 변화입니다.감지 이벤트를 일으킬 수 있는 전형적인 사건은 은하계에 꼭 위치할 필요는 없는 10 태양질량 블랙홀 두 개가 뒤섞인 말기 인스피럴이 될 것이며, 이는 종종 지저귀는 소리, 폭발, 준정규 모드 울림, 지수 붕괴라는 슬로건으로 요약되는 매우 구체적인 일련의 신호를 초래할 것으로 예상됩니다.

2004년 말 네 번째 Science Run에서 LIGO 검출기는 설계의 2배 이내로 이러한 변위를 측정하는 데 민감성을 보였다.

2005년 11월 LIGO의 5차 Science Run에서 감도는 100Hz 대역폭에서 10분의21 1의 검출 가능한 변형의 1차 설계 사양에 도달했습니다.대략 태양 질량의 중성자 별 두 개의 기준선 인스피럴은 일반적으로 모든 방향과 편광에 대해 평균으로 약 800만 파섹(26×610^ly) 이내에 발생할 경우 관측할 수 있을 것으로 예상된다.또한 이 시기에 LIGO와 GEO 600(독일-영국 간섭계 검출기)은 몇 달 동안 데이터를 수집한 공동 과학 실행을 시작했다.처녀자리(프랑스-이탈리아 간섭계 검출기)는 2007년 5월에 가입했다.다섯 번째 과학실험은 이 실험의 데이터를 광범위하게 분석한 결과 명확한 검출 사건이 발견되지 않아 2007년에 종료되었다.

2007년 2월, GRB 070201에 짧은 감마선 폭발이 안드로메다 은하 방향에서 지구에 도착했습니다.대부분의 짧은 감마선 폭발에 대한 일반적인 설명은 중성자별과 중성자별 또는 블랙홀의 합병이다.LIGO는 GRB 070201이 검출되지 않았다고 보고했으며, 안드로메다 원거리에서의 합병은 매우 자신 있게 배제했다.이러한 제약은 LIGO가 결국 중력파를 [71]직접 검출하는 것을 전제로 한다.

확장 LIGO

핸포드 보호구역의 LIGO 간섭계 북쪽 다리(x-암)

Science Run 5 완료 후, 초기 LIGO는 Advanced LIGO로 계획되었지만 초기 LIGO로 개조할 수 있는 특정 기술로 업그레이드되었으며, 이는 Enhanced [72]LIGO라고 불리는 향상된 성능 구성을 낳았다.향상된 LIGO의 일부 개선 사항은 다음과 같습니다.

  • 레이저 출력 향상
  • 호모다인 검출
  • 출력 모드 클리너
  • 진공 내 판독 하드웨어

Science Run 6(S6)은 2009년 7월에 4km [73]검출기의 향상된 구성으로 시작되었다.그것은 2010년 10월에 종료되었고, 원래의 검출기의 분해가 시작되었다.

고도의 LIGO

Advanced LIGO 검출기의 간단한 다이어그램(스케일링 없음).
주요 소음원을 가진 고급 LIGO 간섭계의 설계 감도, 최대 감도는 약 500Hz입니다[74].

2010년 이후 LIGO는 대규모 업그레이드를 위해 수년간 오프라인으로 전환되었으며, LIGO 관측소 인프라에 새로운 Advanced LIGO 검출기를 설치했습니다.

그 프로젝트 새로운 멤버를 유치하기 위한 호주 국립 대학교와 애들레이드 대학의 고급 레이저 간섭계 중력파 관측소에 원인을 제공했다는 이유로, 시간은 레이저 간섭계 중력파 관측소 연구소 9월 2015년의 고급 레이저 간섭계 중력파 관측소 탐지기와 첫번째 추모 주행 'O1'자, 레이저 간섭계 중력파 관측소 과학 공동 작업 전 세계 900명 이상의 과학자들을 포함했다 계속했다.[9]

첫번째 추모 수요가 감도는 대략 3번 초기 LIGO,[75]보다 크고 그들의 피크 복사와 함께 낮은 오디오 주파수에서 더 큰 시스템은 훨씬 더 민감에서 운영되었다.[76]

2월 11일 2016년에는, 레이저 간섭계 중력파 관측소와 처녀 자리에 대한 협력, 중력파의 처음 관찰이라고 발표했다.[46][64]그 신호 GW150914로 선정되었다.[64][77]파형 14일부터 9월 2015년에 고급 레이저 간섭계 중력파 관측소 탐지기 그들의 업그레이드 후 데이터 수집을 시작했다 단 두일 이내에 나타났다.[46][78][79]그것은 일반 relativity[68][69][70]의 내부 스파이럴과 블랙 홀과 결과 하나의 블랙 홀의 후속 ringdown의 합병을 위한 예측과 일치했다.그 정보들 이진stellar-mass 블랙 홀 시스템의 존재와 이진 블랙 홀 합병의 처음 관찰을 보여 주었다.

2016년 6월 15일, LIGO는 2015년 12월 26일 기록된 두 번째 중력파 사건을 UTC 3시 38분에 발견했다고 발표했다.관측된 신호를 분석한 결과 14억 광년 [49]거리에서 질량이 14.2와 7.5인 두 블랙홀이 합쳐지면서 발생한 것으로 나타났다.신호의 이름은 GW151226입니다.[80]

두 번째 관찰 실행(O2)은 2016년 11월[81] 30일부터 2017년 [82]8월 25일까지 진행되었으며, 리빙스턴은 O1에 [83]비해 15~25%의 민감도 개선을 달성했으며, 핸포드의 민감도는 O1과 유사했다.이 기간 동안, LIGO는 몇 개의 중력파 사건을 추가로 목격했다: 1월에 GW170104, 6월에 GW170608, 그리고 2017년 7월과 8월 사이에 5개의 다른 중력파 사건들.이들 중 일부는 처녀자리 [84][85][86]공동작업에서도 검출되었습니다.중력만으로 검출할 수 있는 블랙홀 병합과는 달리, GW170817은 두 중성자별의 충돌로 발생했으며 감마선 위성과 광학 [85]망원경으로도 전자기적으로 검출되었다.

세 번째 주행(O3)은 2019년 4월[87] 1일에 시작되었고 2020년 4월 30일까지 진행될 예정이었다. 사실 COVID-19로 [18][88][89]인해 2020년 3월에 중단되었다.2020년 1월 6일, LIGO는 LIGO 리빙스턴 검출기에 의해 기록된 두 중성자별의 충돌로 인한 중력 파문을 검출했다고 발표했다.GW170817과 달리 이 이벤트는 빛이 감지되지 않았습니다.또한, LIGO 핸포드 검출기가 당시 일시적으로 오프라인 상태였고 사건이 너무 희미하여 Virgo의 데이터에서 [90]볼 수 없다는 점을 감안할 때, 이것은 단일 관찰 검출에 대한 첫 번째 발표 사건이다.

향후의 관찰 실행은 감도를 더욱 개선하기 위한 커미셔닝 노력과 연동될 것이다.2021년에 [44]설계 감도를 달성하는 것을 목표로 하고 있으며, 다음 관측 실행(O4)은 2022년 [91]12월에 시작될 예정이다.

미래.

LIGO-India

주요 기사 : INDIGO

LIGO-India 또는 INDIGO는 인도에서 중력파 검출기를 만들기 위해 LIGO 연구소와 Indian Initiative in Gravitational-Wave Observations(IndIGO) 간에 계획된 협업 프로젝트이다.LIGO Laboratory는 미국 국립과학재단 및 영국, 독일, 호주의 Advanced LIGO 파트너와 협력하여 B 시설에 설치, 위탁 및 운영될 예정인 3개의 Advanced LIGO 검출기 중 하나에 모든 설계와 하드웨어를 제공할 것을 제안했습니다.인도의 울트.

LIGO-India 프로젝트는 LIGO Laboratory와 LIGO-India 컨소시엄 간의 협업입니다.간디나가르 플라즈마 연구소, 인도레 IUCAA(천문학 및 천체물리학 대학간 센터), 푸네 및 라자 라마나 첨단기술센터.

효과적인 글로벌 네트워크를 만들기 위한 중력파 검출의 세계적 활동의 확대는 LIGO의 오랜 목표였다.2010년, 중력파 국제위원회(GWIC)가 발행한 개발[92] 로드맵은 간섭계 검출기의 전지구적 배열 확장을 최우선 과제로 추진할 것을 권고했다.이러한 네트워크는 천체물리학자들에게 더 강력한 검색 능력과 더 높은 과학적 산출량을 제공할 것이다.LIGO Scientific Collaboration과 Virgo Collaboration 간의 현재 협정은 유사한 감도의 세 가지 검출기를 연결하며 이 국제 네트워크의 핵심을 형성한다.연구에 따르면 인도에서 검출기를 포함하는 네트워크에 의한 선원의 국산화로 상당한 [93][94]개선이 이루어질 것으로 보인다.지역 평균의 개선은 하늘의 특정 영역에서 상당히 큰 개선과 함께 대략적인 규모의 개선이 예상된다.

NSF는 LIGO 예산을 늘리지 않는 한 이러한 이전과 그에 따른 일정 지연을 기꺼이 허용했다.따라서 검출기를 수용하기 위해 LIGO 현장에 해당하는 실험실 건설에 필요한 모든 비용은 주최국이 [95]부담해야 한다.첫 번째 원격 위치는 호주 [96]서부의 AIGO였지만 호주 정부는 2011년 10월 1일까지 자금 지원을 약속할 의사가 없었다.

2012년 [97]6월에 열린 인도와 미국의 합동 위원회 회의에서 인도의 소재지가 논의되었습니다.이와 동시에, LIGO의 자금 조달 기관인 NSF에 의해 제안서가 평가되었습니다.LIGO-India 프로젝트의 기초는 LIGO의 검출기 중 하나를 인도로 이전하는 것이기 때문에 이 계획은 이미 진행 중인 고급 LIGO 업그레이드에 대한 작업 및 일정에 영향을 미칠 것이다.2012년 8월 미국 국립과학위원회는 LIGO 연구소가 Hanford "H2" 간섭계를 설치하지 않고 LIGO-India에 [98]보낼 것을 예상하고 대신 보관을 위해 준비해 달라는 요청을 승인했다.인도에서는 이 프로젝트가 승인과 자금 지원을 위해 원자력부와 과학기술부에 제출되었다.2016년 2월 17일, 중력파의 검출에 관한 LIGO의 획기적인 발표로부터 1주일도 지나지 않아, 인도 수상 Narendra Modi는 내각이 LIGO-India 메가 사이언스 제안에 [99]대해 '원칙적인' 승인을 승인했다고 발표했다.

인도 서부 마하라슈트라주 힝골리 지구의 은다 나그나트 순례지 인근이 선정됐다.[100][101]

2021년 7월 현재, LIGO-India 프로젝트는 여전히 인도 정부 내각의 완전한 승인을 기다리고 있다.모든 건설이 현장에서 시작되고 인도로부터의 자금이 [102]확보되기 위해서는 내각의 '완전 승인'이 필요하다.

A+

Enhanced LIGO와 마찬가지로 기존 Advanced LIGO 기기에 일부 개선 사항이 적용됩니다.이를 A+ 제안서라고 하며, 2019년부터 업그레이드된 [103]검출기가 2024년에 가동될 때까지 설치할 계획이다.이러한 변화는 Advanced LIGO의 [104][105]민감도를 거의 두 배로 증가시키고, 탐색 공간의 크기를 7배 [106]증가시킵니다.업그레이드는 다음과 같습니다.

최종 LIGO 출력 광검출기는 진폭이 아닌 위상에 민감하기 때문에 제품의 [109]양자역학 한계를 위반하지 않고 위상 노이즈를 줄이고 진폭 노이즈를 증가시키도록 신호를 압착할 수 있습니다.이는 "스퀴즈된 진공 상태"를 어두운 포트(간섭계 출력)에 주입함으로써 수행되며, 관련 파라미터에서는 단순한 어두운 포트보다 더 조용합니다.이러한 압축 업그레이드는 세 번째 관찰 [110]실행 전에 두 LIGO 사이트에 모두 설치되었습니다.A+ 개선에서는 고주파(50Hz 이상)에서 위상 소거에서 저주파수 진폭 소거로 압축 직교체를 회전시키는 역할을 하는 추가 광학 공동이 설치되므로 저주파 방사선 압력 소음도 완화된다.

LIGO 보이저

기존 LIGO 현장의 3세대 검출기는 "LIGO Voyager"라는 이름으로 계획되어 감도를 2배 더 개선하고 저주파 컷오프를 10Hz로 [111]절반으로 줄일 수 있다.계획에서는 유리 미러와 1064 nm 레이저를 더 큰 160 kg의 실리콘 테스트 질량으로 대체하고 123 K(액상 질소로 달성할 수 있는 온도)로 냉각하고 실리콘이 투명한 1500 ~2200 nm 범위의 긴 레이저 파장으로 변경할 것을 요구하고 있습니다(많은 문서에서는 1550 nm의 파장을 가정하지만 최종적인 것은 아닙니다).

Voyager는 A+로 업그레이드되어 [112]2027-2028년경에 운영될 예정입니다.

우주 탐험가

더 긴 팔을 가진 더 큰 시설을 위한 디자인은 "우주 탐험가"라고 불립니다.이는 LIGO 보이저 기술을 기반으로 하며, LIGO 타입의 L자형 형상을 가지고 있지만 40km의 팔을 가지고 있다.그 시설은 현재 수면 위로 떠오를 예정이다.10Hz 이상의 주파수는 아인슈타인 망원경보다 감도는 높지만 10Hz [111]이하의 주파수는 낮다.

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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레퍼런스

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추가 정보

외부 링크

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