El LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser) de la National Science Foundation está listo para reanudar su búsqueda de ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo, el 1 de abril. después de recibir una serie de actualizaciones de sus láseres, espejos y otros componentes. LIGO, que consta de detectores gemelos ubicados en Washington y Luisiana, ahora tiene un aumento combinado en la sensibilidad de alrededor del 40 por ciento durante su última ejecución. lo que significa que puede examinar un volumen de espacio aún mayor que antes para obtener eventos que hacen olas, como las colisiones de agujeros negros.

Uniéndose a la búsqueda estará Virgo, el detector de ondas gravitacionales con base en Europa, ubicado en el Observatorio Gravitacional Europeo (EGO) en Italia, que casi ha duplicado su sensibilidad desde su última ejecución y también está comenzando el 1 de abril.

"Para esta tercera ejecución de observación, logramos mejoras significativamente mayores en la sensibilidad de los detectores que en la última ejecución, "dice Peter Fritschel, Científico jefe de detectores de LIGO en MIT. "Y con LIGO y Virgo observando juntos durante el próximo año, Seguramente detectaremos muchas más ondas gravitacionales de los tipos de fuentes que hemos visto hasta ahora. También estamos ansiosos por ver nuevos eventos, como una fusión de un agujero negro y una estrella de neutrones ".

En 2015, después de que LIGO comenzara a observar por primera vez en un programa actualizado llamado Advanced LIGO, pronto hizo historia al hacer la primera detección directa de ondas gravitacionales. Las ondas viajaron a la Tierra desde un par de agujeros negros en colisión ubicados a 1.300 millones de años luz de distancia. Por este descubrimiento, tres de los jugadores clave de LIGO:Barry C. Barish de Caltech, el profesor de física Ronald y Maxine Linde, Emeritus, y Kip S. Thorne, el Profesor Richard P. Feynman de Física Teórica, Emeritus, junto con Rainer Weiss del MIT, profesor de física, emérito — fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2017.

Desde entonces, la red de detectores LIGO-Virgo ha descubierto nueve fusiones de agujeros negros adicionales y un aplastamiento explosivo de dos estrellas de neutrones. Ese evento, apodado GW170817, generó no solo ondas gravitacionales sino luz, que fue observado por docenas de telescopios en el espacio y en el suelo.

"Con nuestros tres detectores ahora operativos con una sensibilidad significativamente mejorada, la red global de detectores LIGO-Virgo permitirá una triangulación más precisa de las fuentes de ondas gravitacionales, "dice Jo van den Brand de Nikhef (el Instituto Nacional Holandés de Física Subatómica) y la Universidad VU de Ámsterdam, quien es el portavoz de la colaboración Virgo. "Este será un paso importante hacia nuestra búsqueda de la astronomía de mensajeros múltiples".

Ahora, con el inicio de la próxima carrera conjunta LIGO-Virgo, los observatorios están preparados para detectar un número aún mayor de fusiones de agujeros negros y otros eventos extremos, como fusiones adicionales de estrellas de neutrones y neutrones o una fusión de estrellas de neutrones y agujero negro aún por ver. Una de las métricas que utiliza el equipo para medir los aumentos de sensibilidad es calcular hasta qué punto pueden detectar fusiones de estrellas de neutrones y neutrones. En la próxima carrera, LIGO podrá ver esos eventos a un promedio de 550 millones de años luz de distancia, o más de 190 millones de años luz más lejos que antes.

Una clave para lograr esta sensibilidad son los láseres. Cada instalación de LIGO consta de dos brazos largos que forman un interferómetro en forma de L. Los rayos láser se disparan desde la esquina de la "L" y rebotan en los espejos antes de viajar por los brazos y recombinarse. Cuando pasan las ondas gravitacionales, estiran y exprimen el espacio mismo, haciendo cambios imperceptiblemente pequeños en la distancia que viajan los rayos láser y, por lo tanto, afectando la forma en que se recombinan. Para esta próxima carrera, la potencia del láser se ha duplicado para medir con mayor precisión estos cambios de distancia, aumentando así la sensibilidad de los detectores a las ondas gravitacionales.

Se realizaron otras actualizaciones a los espejos de LIGO en ambas ubicaciones, con un total de cinco de los ocho espejos intercambiados por versiones de mejor rendimiento.

"Tuvimos que romper las fibras que sujetan los espejos y con mucho cuidado sacar las ópticas y reemplazarlas, "dice Calum Torrie, Jefe de ingeniería mecánico-óptica de LIGO en Caltech. "Fue una enorme empresa de ingeniería".

Esta próxima ejecución también incluye actualizaciones diseñadas para reducir los niveles de ruido cuántico. El ruido cuántico se produce debido a fluctuaciones aleatorias de fotones, lo que puede generar incertidumbre en las mediciones y enmascarar señales débiles de ondas gravitacionales. Empleando una técnica llamada "apretar, "inicialmente desarrollado para detectores de ondas gravitacionales en la Universidad Nacional de Australia, y madurado y utilizado de forma rutinaria desde 2010 en el detector GEO600, los investigadores pueden cambiar la incertidumbre en los fotones alrededor, haciendo menos ciertas sus amplitudes y sus fases, o tiempo, más seguro. La sincronización de los fotones es crucial para la capacidad de LIGO de detectar ondas gravitacionales.

Torrie dice que el equipo de LIGO ha pasado meses encargando todos estos nuevos sistemas, asegurándose de que todo esté alineado y funcionando correctamente. "Una de las cosas que nos satisface a los ingenieros es saber que todas nuestras actualizaciones significan que LIGO ahora puede ver más lejos en el espacio para encontrar los eventos más extremos en nuestro universo".