Обычная тепловизионная камера помогла LIGO заглянуть на 33 млн световых лет дальше

Один из самых чувствительных приборов в истории, способный улавливать искажения меньше ширины протона, долгое время сдерживался банальным нагревом. Решение оказалось простым: тепловизионная камера, которую можно купить в магазине. Об этом рассказывает издание Phys.org.

LIGO улавливает гравитационные волны от столкновения черных дыр и нейтронных звезд, измеряя крошечные изменения длины своих 4-километровых плеч. Лазерный свет циркулирует с мощностью почти в мегаватт, и даже лучшие зеркала поглощают часть энергии. Это нагревает зеркала, деформируя их на несколько нанометров, что искажает луч и снижает чувствительность.

Учёные знали, как компенсировать деформацию с помощью контролируемого нагрева, но не имели точных данных о форме искажения. Команда Джонатана Ричардсона из Калифорнийского университета в Риверсайде нашла способ: сфотографировать температуру поверхности зеркала инфракрасной камерой и объединить с компьютерными моделями. Это позволило восстановить деформацию по всей поверхности.

Метод не требует нового оборудования — только коммерческая тепловизионная камера, установленная снаружи интерферометра. Ричардсон отмечает, что такое обновление почти беспрецедентно для LIGO.

Расчеты показывают, что техника может повысить чувствительность предстоящего апгрейда LIGO A+ на 31%. Это позволит замечать слияния двойных нейтронных звезд в среднем на 33 миллиона световых лет дальше. Поскольку объем наблюдаемой Вселенной растет с кубом расстояния, даже небольшой прирост чувствительности дает значительный скачок в числе регистрируемых событий.

Метод уже включается в проект Cosmic Explorer — следующего поколения гравитационно-волновых обсерваторий. Ричардсон возглавляет разработку системы сенсоров и управления. Это пример того, как следующий большой прорыв в астрономии не обязательно требует новых инструментов — иногда достаточно научиться правильно считывать показания с имеющихся.