Новий телескоп, що складається з двох однакових систем на протилежних сторонах планети, буде відстежувати джерела гравітаційних хвиль.
Гравітаційно-хвильовий оптичний спостерігач швидкоплинних явищ (Gravitational-wave Optical Transient Observer, GOTO), який створює Ворицький університет, — це свідчення нової ери науки про гравітаційні хвилі. Розгорнутий у двох протилежних місцях на Землі, щоб повністю охопити небо, GOTO виконуватиме пошук оптичних підказок про потужні космічні події, які спричиняють появу бриж в «тканині» космосу.
Ворицький університет у Великобританії та Університет Монаша в Австралії почали роботу зі створення GOTO, щоб усунути розрив між спостережними можливостями детекторів гравітаційних хвиль і телескопами, які реєструють електромагнітне випромінювання. Нині міжнародна колаборація налічує 10 партнерів, шість із яких у Великобританії. Проєкт GOTO отримав фінансування в розмірі 3,2 мільйона фунтів стерлінгів від Ради з науково-технічних засобів (Science and Technology Facilities Council, STFC) для розгортання повномасштабного інструмента.
«З погляду міжнародної співпраці надихає те, що Велика Британія готова підтримати цей проєкт із створенням нових телескопів в Австралії», — сказав доцент Дункан Ґелловей (Duncan Galloway) зі Школи фізики та астрономії Університету Монаша.
«Новий спостережний майданчик значно покращує наші шанси спостерігати джерела гравітаційних хвиль. Швидке виявлення електромагнітного випромінювання від об’єктів є головним фактором у справі вдосконалення процесів реєстрації гравітаційних хвиль. Перша така подія, GW170817, була ідентифікована через 11 годин, але наша мережа GOTO може бути в роботі й автономно спостерігати за небом за кілька хвилин».
Тривалий час науковці вважали, що гравітаційні хвилі є побічним продуктом зіткнення та злиття космічних гігантів, таких як нейтронні зорі та чорні діри. Зрештою їх прямо зареєстрували у 2015 році за допомогою детектора LIGO (Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія).
З 2015 р. зроблено багато інших виявлень, але оскільки такі обсерваторії, як LIGO, можуть реєструвати лише вплив гравітаційної хвилі, коли вона проходить через нашу локальну ділянку простору-часу, то виявити положення її джерела досі є важкою справою.
GOTO розроблено, щоб заповнити цю прогалину в спостереженнях. За його допомогою астрономи виконуватимуть пошук сигналів у електромагнітному спектрі, які можуть вказувати на джерело гравітаційної хвилі. У разі швидкого визначення джерела, цю інформацію використають для того, щоб спрямувати на нього інші наземні та космічні телескопи.
Оскільки більшість гравітаційних хвиль виникають через злиття масивних об’єктів, ці «візуальні» сигнали є надзвичайно швидкоплинними. Тому їх потрібно локалізувати якомога швидше, саме тут і виступає в «гру» GOTO. Суть ідеї: GOTO діятиме як посередник між детекторами, подібними до LIGO, що реєструють явище гравітаційної хвилі, та обсерваторіями, які можуть вивчати оптичне джерело події.
Професор Денні Стіґз (Danny Steeghs) з Ворицького університету, головний дослідник GOTO, сказав: «У світі є багато телескопів, які можуть спостерігати небо, коли відбувається реєстрація гравітаційних хвиль, щоб дізнатися більше про джерело. Але оскільки детектори гравітаційних хвиль не можуть точно визначити, звідки походять брижі, ці телескопи не знають, куди дивитися».
Після успішного випробування прототипу системи на Ла-Пальма, на іспанських Канарських островах, проєкт розгортає значно розширений інструмент другого покоління.
Дві системи монтування телескопів, кожна з яких «тримає» вісім окремих 40-сантиметрових телескопів, зараз працюють на Ла-Пальма. Разом ці 16 телескопів охоплюють дуже велике поле зору, а їхні цифрові приймачі мають 800 мільйонів пікселів. Система може оглядати доступне для спостережень небо кожні кілька ночей.
Ці роботизовані системи працюватимуть автономно, неперервно патрулюючи небо, але також зосереджуючись на певних подіях або ділянках неба у відповідь на попередження про потенційні події гравітаційних хвиль.
Обсерваторія Сайдінґ-Спрінґ в Австралії, де буде встановлено одну з двох систем телескопів Гравітаційно-хвильового оптичного спостерігача швидкоплинних явищ (Gravitational-wave Optical Transient Observer, GOTO) . Фото з сайту https://phys.org.
Професор Стіґз зауважив: «Виділення 3,2 мільйона фунтів стерлінгів від STFC мало вирішальне значення для створення GOTO у тому вигляді, як і було передбачено — масиви ширококутних оптичних телескопів принаймні у двох місцях, щоб вони могли патрулювати та оглядати “оптичне небо” регулярно і швидко. Це дасть змогу GOTO забезпечувати такий потрібний зв’язок у спостереженнях, щоб вказувати більшим телескопам на цілі».
Паралельно наукова група готує ділянку в австралійській обсерваторії Сайдінґ-Спрінґ, де буде встановлено ту ж систему з 16 телескопами, що й установка на Ла-Пальма. Дослідники планують, що обидва об’єкти запрацюють цього року, щоб бути готовими до наступних спостережень детекторів гравітаційних хвиль LIGO та Virgo у 2023 році.
Оптичний пошук подій гравітаційних хвиль є наступним кроком в розвитку астрономії гравітаційних хвиль. Такі спостереження вже було виконано, але за допомогою GOTO це має стати набагато легшим.
Якщо астрономи зможуть знайти переконливі джерела сигналів гравітаційних хвиль, стане можливим вимірювати відстані до них, характеризувати їх, вивчати їх еволюцію та визначати середовища, в яких вони утворюються.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
