Divulgación LIGO, VIRGO, KAGRA campaña de observación (observing run) O4

[Alriga]

Se acabó, LIGO Observing Run O3 finalizó ayer 27/03/2020 a las 17:00 TU, cuatro días antes de lo previsto por culpa de COVID-19. Durante la campaña O3, los dos LIGOs más VIRGO han detectado 56 eventos de ondas gravitacionales, todo un éxito. Pero también una decepción: en ninguno de los 56 se ha detectado contrapartida electromagnética, es decir, ninguno de los 56 eventos ha sido "multimensajero" como lo fue la fusión de 2 estrellas de neutrones GW170817 detectada el 17 de agosto de 2017 y de la que tanto aprendimos...

Buenas noticias: los cuatro interferómetros de ondas gravitacionales, 2 LIGO, 1 VIRGO y 1 KAGRA tienen previsto iniciar la campaña de observación (observing run) O4 el próximo 24 de mayo de 2023. Y la campaña O4 se ha ampliado desde los 12 meses inicialmente previstos a 18 meses. Informa la colaboración LIGO-VIRGO-KAGRA:

La larga espera para llegar a O4 valdrá la pena. A los dos detectores de LIGO en el estado de Washington y de Luisiana se unirán Virgo en Italia y KAGRA en Japón. Virgo ha observado junto con LIGO en el pasado y fue fundamental para localizar la fuente de la fusión de estrellas de neutrones binarias en 2017. KAGRA técnicamente se unió a la red LIGO-Virgo en 2020, pero el final abrupto de O3 en marzo de ese año significó que no estuvo observando activamente con LIGO y Virgo por mucho tiempo.

El cambio de duración a 18 meses en vez de 12 está motivado por los planes de actualización para la campaña de observación O5. La mejora prevista de sensibilidad para O5 proviene principalmente de revestimientos de espejos de menor ruido que aún se encuentran en la fase de desarrollo y no se espera que estén disponibles para la fecha de finalización original de O4. El tiempo de observación adicional (de 12 a 18 meses) aumentará la producción científica de O4, mientras se finaliza el desarrollo del recubrimiento para O5. El período de observación de 18 meses se puede intercalar con intervalos escalados de uno o dos meses para el mantenimiento.

Las últimas actualizaciones importantes de los instrumentos LIGO y Virgo realizadas desde el final de O3 hasta ahora darán como resultado detectores más sensibles durante O4, capaces de detectar ondas gravitacionales más débiles que antes, lo que también significa detectar más eventos que nunca: LIGO prevé un objetivo de sensibilidad de 160-190 megaparsecs (Mpc) y Virgo 80-115 Mpc para fusiones de estrellas de neutrones binarias. KAGRA, que emplea una tecnología de detección innovadora pero desafiante, debería funcionar con una sensibilidad superior a 1 Mpc al inicio de O4 y trabajará para mejorar su sensibilidad hacia el final de O4 y situarse alrededor de 10 Mpc. Por supuesto, los eventos más violentos o más grandes, como las colisiones de agujeros negros de muchas masas solares, son detectables desde lugares mucho más profundos del Universo.

LIGO, Virgo y KAGRA se están coordinando de cerca para iniciar O4 juntos. Un mes antes de comenzar O4, los 4 los sitios participarán en un ensayo de ingeniería colaborativa para probar los instrumentos actualizados en tiempo real y los sistemas de prueba necesarios para observar juntos. Siempre existe la posibilidad de que se realice una detección durante una ejecución de ingeniería, por lo que si se produce algún evento candidato, se puede divulgar a la comunidad científica y estudiar más a fondo. (De hecho, recordad que la primera detección de LIGO en septiembre de 2015 se produjo durante una ejecución de ingeniería).

O4 comprenderá 18 meses de tiempo de observación activa. Sin embargo, es probable que el final oficial de la ejecución se extienda hasta 2025, para compensar las breves pausas de puesta en marcha planificadas que se llevarán a cabo durante la ejecución. El tiempo de ejecución ampliado también dará cabida a tiempo adicional para que el programa de I+D de revestimiento óptico de prueba de O5 madure y, al mismo tiempo, aumente la producción científica de O4.

Seguiremos atentos, saludos.

[Alriga]

¡¡Gran Noticia para la Ciencia!! Leo en la web del CalTech que la India ha aprobado la construcción de su propio LIGO:

El gobierno indio ha otorgado las aprobaciones finales necesarias para que comience la construcción de LIGO-India, una versión casi idéntica de las instalaciones gemelas LIGO (observatorio de ondas gravitacionales mediante interferometría láser) en EEUU, que hicieron historia después de realizar la primera detección directa de ondas del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales en 2015. El gobierno indio gastará alrededor de $ 320 millones para construir LIGO-India, y se esperan las primeras observaciones para fines de la década.

Recibir la luz verde del gobierno indio es un acontecimiento muy bienvenido que beneficiará no solo a India sino a toda la comunidad internacional de ondas gravitacionales. Al ser el detector de ondas gravitacionales más nuevo, LIGO-India tendrá todas las últimas y mejores técnicas incorporadas últimamente a los LIGOs de EEUU, desde el principio.

LIGO-India es una colaboración entre el Laboratorio LIGO —operado por Caltech y el MIT y financiado por la Fundación Nacional de Ciencias (NSF)— y el Centro Raja Ramanna de Tecnología Avanzada (RRCAT) de la India, el Instituto para la Investigación del Plasma (IPR), el Instituto Interuniversitario Centro de Astronomía y Astrofísica (IUCAA), y la Dirección de Servicios de Construcción y Administración de Bienes del Departamento de Energía Atómica (DCSEM).

La instalación planificada, al igual que los observatorios LIGO en Hanford, (Washington) y Livingston, (Luisiana), incluirá un interferómetro en forma de L con brazos de 4 kilómetros de largo, y se construirá cerca de la ciudad de Aundha en el estado indio de Maharashtra.

Cuando se complete LIGO-India, se unirá a la red global de observatorios de ondas gravitacionales que, además de los 2 LIGOs en EEUU, incluye a Virgo en Italia y KAGRA en Japón. Con su avanzada tecnología de detección de ondas gravitacionales, LIGO-India mejorará en gran medida la capacidad de los científicos para identificar las ubicaciones en el cielo de las fuentes de ondas gravitacionales. Debido a su ubicación en la Tierra con respecto a LIGO, Virgo y KAGRA, también llenará los "puntos ciegos" en la red de ondas gravitacionales actual: LIGO-India aumentará la precisión con la que podemos localizar los eventos de ondas gravitacionales en un orden de magnitud.

La fuente de la noticia, publicada ayer en la web del Caltech: India Approves Construction of Its Own LIGO

Información técnica adicional, en el pre-print de arxiv de título The Science Case for LIGO-India, artículo publicado en la revista Classical and Quantum Gravity (Volume 39, Number 2).

Saludos.

[Alriga]

...LIGO, Virgo y KAGRA se están coordinando de cerca para iniciar O4 juntos. Un mes antes de comenzar O4, los 4 los sitios participarán en un ensayo de ingeniería colaborativa para probar los instrumentos actualizados en tiempo real y los sistemas de prueba necesarios para observar juntos...

Informa la Colaboración LIGO-VIRGO ayer, 03/05/2023:

El inicio de la próxima campaña de observación, O4, está previsto para el 24 de mayo, por lo que los detectores LIGO y Virgo están entrando ahora en la Engineering Run, una fase para probar los instrumentos actualizados en tiempo real y, especialmente, los sistemas necesarios para que la red de detectores observe juntos.

Las últimas grandes mejoras de los instrumentos LIGO y Virgo se traducirán en detectores más sensibles, capaces de detectar ondas gravitacionales aún más débiles, lo que también significará detectar más eventos que nunca.

Saludos.

[Alriga]

...la India ha aprobado la construcción de su propio LIGO: El gobierno indio ha otorgado las aprobaciones finales necesarias para que comience la construcción de LIGO-India, una versión casi idéntica de las instalaciones gemelas LIGO (observatorio de ondas gravitacionales mediante interferometría láser) en EEUU...

New Delhi 11/05/2023. El Primer Ministro de la India, Narendra Modi ha colocado la primera piedra del Observatorio Interferométrico de Ondas Gravitacionales (LIGO-India) en el Día Nacional de la Tecnología 2023. LIGO-India se ha convertido en una de las principales iniciativas científicas y tecnológicas del siglo XXI dijo Modi, añadiendo que el observatorio brindará nuevas oportunidades de investigación para científicos y estudiantes.

Fuente: PM Modi lays foundation stone of LIGO-India

...los cuatro interferómetros de ondas gravitacionales, 2 LIGO, 1 VIRGO y 1 KAGRA tienen previsto iniciar la campaña de observación (observing run O4) el próximo 24 de mayo de 2023 ...

Desafortunadamente, VIRGO se ha descolgado del inicio conjunto por problemas técnicos:

La Colaboración Virgo ha decidido posponer la entrada de Virgo en la próxima serie de observación (O4), prevista para el 24 de mayo, con el fin de continuar con las actividades de puesta en marcha del detector y aumentar aún más su sensibilidad.

Desde el final de la serie de observación O3 en 2020, el interferómetro Virgo se ha sometido a una importante actualización para mejorar su sensibilidad para la nueva serie de observación conjunta con los interferómetros LIGO y KAGRA. Esta actualización ha requerido varios meses para que el equipo vuelva a estabilizar el detector.

A fecha actual, Virgo sería capaz de observar eventos similares a algunos ya detectados en ejecuciones de observación anteriores. Pero para ir más allá es necesaria una búsqueda larga e intensa de las múltiples fuentes de ruido que podrían limitar la sensibilidad del interferómetro. Además, los problemas técnicos sutiles parecen ralentizar el proceso. Lo más probable es que involucren algunos elementos ópticos clave y la compleja instrumentación que rodea y controla los espejos del interferómetro. Por lo tanto, es necesario realizar una operación de mantenimiento extraordinaria, que requiere la apertura de las grandes campanas de ultra alto vacío y la sustitución de uno de los espejos, suspendido de los llamados superatenuadores. Son torres de péndulos invertidos de más de 10 metros de altura, que amortiguan las perturbaciones externas, manteniendo los espejos perfectamente inmóviles.

Actualmente, la sensibilidad del interferómetro aumenta continuamente, pero avanza lentamente: hasta que rompamos el vacío y abramos las torres para verificar los componentes del interferómetro directamente, no podemos estar cien por ciento seguros de cuál es el problema. Estamos convencidos de que conseguir la máxima sensibilidad del experimento para aprovechar al máximo su potencial de descubrimiento es prioritario frente a pasar directamente a la toma de datos. Por lo tanto, decidimos tomar medidas ahora para resolver el problema técnico que está ralentizando el crecimiento de la sensibilidad del interferómetro. Son operaciones que, además del trabajo que tendremos que hacer, implican tiempo para eliminar y luego restaurar las condiciones de ultra alto vacío.

Una vez finalizados los trabajos de mantenimiento, deberá seguir la fase de prueba de todo el aparato experimental, que impulsará todas las tecnologías de Virgo, desde los láseres hasta los sistemas ópticos y los equipos de atenuación sísmica, más allá de los límites alcanzados hasta el momento.

En los próximos meses, los científicos de la Colaboración Virgo participarán tanto en las actividades técnicas del experimento como en el trabajo científico de procesamiento y análisis de los nuevos datos provenientes de los dos detectores LIGO.

Seguiremos atentos, saludos.

[Alriga]

...El inicio de la próxima campaña de observación, O4, está previsto para el 24 de mayo, por lo que los detectores LIGO y Virgo están entrando ahora en la Engineering Run, una fase para probar los instrumentos actualizados en tiempo real y, especialmente, los sistemas necesarios para que la red de detectores observe juntos...

24 de mayo de 2023: Hoy, la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) comienza una nueva ronda de observación con instrumentos actualizados y otras mejoras para impulsar la búsqueda de ondas gravitacionales u ondas en el espacio-tiempo, generadas por la colisión de agujeros negros y otros eventos cósmicos extremos. La colaboración LVK está formada por científicos de todo el mundo que utilizan una red de observatorios de ondas gravitacionales: LIGO Hanford y LIGO Livingston en los Estados Unidos, Virgo en Europa y KAGRA en Japón.

Llamada "Observing Run O4", la ejecución comienza el 24 de mayo de 2023 y durará 20 meses, incluidos hasta dos meses de pausas y puestas en marcha, durante los cuales se realizarán trabajos para mejorar aún más el rendimiento de los instrumentos. La ronda de observación comenzará con la reanudación de las operaciones de los observatorios gemelos LIGO el 24 de mayo; Virgo se unirá más adelante en el año. KAGRA se unirá durante un mes a partir del 24 de mayo y luego se reincorporará más tarde, después de algunas actualizaciones.

Los detectores LIGO comienzan la ejecución con un aumento en la sensibilidad de aproximadamente un 30 por ciento. Esta mayor sensibilidad significa que los detectores observarán una fracción mayor del universo que antes y captarán señales de ondas gravitacionales a un ritmo mayor, detectando una fusión cada dos o tres días.

Además, la mayor sensibilidad permitirá a los científicos extraer más información física de los datos, lo que les permitirá examinar mejor la teoría general de la relatividad de Albert Einstein e inferir la verdadera población de estrellas muertas en el universo local.

Seguiremos atentos, saludos.

NOTA: entre la fase de ingeniería de puesta a punto (Engineering Run) y el primer día de observación, los LIGO ya han detectado 8 candidatos a onda gravitacional.

[Alriga]

...Desafortunadamente, VIRGO se ha descolgado del inicio conjunto por problemas técnicos:

...es necesario realizar una operación de mantenimiento extraordinaria, que requiere la apertura de las grandes campanas de ultra alto vacío y la sustitución de uno de los espejos, suspendido de los llamados superatenuadores. Son torres de péndulos invertidos de más de 10 metros de altura, que amortiguan las perturbaciones externas, manteniendo los espejos perfectamente inmóviles...

Informa VIRGO el 17-10-2023:

Durante los meses de verano, los investigadores de Virgo completaron con éxito importantes y delicados trabajos de hardware, incluida la sustitución del espejo situado al final del brazo norte del interferómetro. Estas intervenciones lograron eliminar algunos excesos de ruido bien identificados, pero no lograron mitigar el ruido de banda ancha, que limita significativamente la sensibilidad del interferómetro, particularmente alrededor de 100 Hz.

Además, gracias a un arduo y minucioso trabajo de búsqueda, reducción de ruido y puesta en marcha, la sensibilidad del detector ha aumentado constantemente y ha alcanzado los 35 megaparsecs con el interferómetro en una configuración estable.

Por ello, la Colaboración Científica ha decidido ampliar la fase de puesta en marcha del experimento hasta finales de 2023. El objetivo es identificar más claramente el origen de los ruidos que siguen limitando la sensibilidad de Virgo y, por tanto, maximizar su operatividad.

En cualquier caso, Virgo se unirá a la cuarta serie de observaciones (Observing Run O4) en marzo de 2024. La fecha exacta se definirá teniendo en cuenta los planes de LIGO y KAGRA, para permitir que todos los interferómetros de la red funcionen juntos y maximizar la producción científica.

Saludos.

[Alriga]

... El tema sísmico en Japón son palabras mayores ...

...Yo pensé lo mismo, (con la de terremotos que hay en el Japón...), pero parece que no les preocupa en absoluto. En el "documento de diseño de KAGRA" que enlazo más abajo, ni siquiera nombran la sismología producida por las vibraciones intrínsecas de la Tierra. Solo les preocupa la "sismología" meteorológica o por causas humanas, todo lo que dice el documento sobre "Seismic noise"...

Desafortunadamente, ahora sí están preocupados por los daños ocasionados por un terremoto, leo en la web de KAGRA:

"Impacto del terremoto de la península de Noto del 1 de enero de 2024 en KAGRA

Impacto del terremoto de la península de Noto del 1 de enero de 2024 en KAGRA: Actualmente estamos investigando el impacto del terremoto de la península de Noto del 1 de enero de 2024 en las instalaciones de KAGRA. Afortunadamente, no se han confirmado daños graves a las instalaciones de KAGRA, como víctimas humanas o derrumbes de túneles. Sin embargo, cada vez está más claro que los sistemas de aislamiento de vibraciones del detector de ondas gravitacionales de KAGRA se han visto gravemente afectados. Aunque aún no se ha evaluado el alcance total de los daños, es inevitable un retraso en el reinicio de la misión de observación del KAGRA, que había sido preparada y programada para esta primavera. Continuaremos evaluando los daños.

Saludos.