Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде разработали новый метод диагностики зеркал гравитационно-волновой обсерватории LIGO. Неожиданно, для решения одной из ключевых технических проблем комплекса оказалось достаточно коммерческой тепловизионной камеры в сочетании с уже существующими компьютерными моделями.
LIGO регистрирует гравитационные волны с помощью двух гигантских L-образных детекторов, расположенных в штатах Вашингтон и Луизиана. Лазерные лучи проходят по четырёхкилометровым тоннелям и многократно отражаются от сверхточных зеркал. Когда через Землю проходит гравитационная волна, она едва заметно изменяет длину рукавов установки, позволяя ученым зафиксировать события, произошедшие миллиарды лет назад, например слияния черных дыр или нейтронных звезд.
Даже идеально отполированные зеркала LIGO со временем нагреваются из-за поглощения небольшой части лазерного излучения. Возникающие при этом деформации составляют всего несколько нанометров, однако этого достаточно, чтобы ухудшить качество лазерного луча и снизить чувствительность всей обсерватории.
Новая методика позволяет по инфракрасным изображениям определить распределение температуры на поверхности зеркала и восстановить карту его микроскопических деформаций. После этого система может точнее компенсировать возникающие искажения, нагревая обратную сторону зеркала в нужных местах.
По оценкам авторов исследования, внедрение технологии в ходе следующей модернизации увеличит радиус наблюдений LIGO примерно на 33 миллиона световых лет. Хотя по космическим меркам это кажется небольшим расстоянием, в трехмерном пространстве такой прирост означает возможность наблюдать значительно больший объем Вселенной и регистрировать больше гравитационных волн.
Разработчики отмечают, что технология пригодится не только существующей обсерватории. Ее также планируют использовать в проекте Cosmic Explorer — следующем поколении гравитационно-волновых детекторов, строительство которых ожидается в середине 2030-х годов. Благодаря этому будущие обсерватории смогут обнаруживать еще более слабые сигналы и заглянуть значительно дальше в глубины Вселенной.
