Nyligen, det har funnits en flod av intresse för gravitationsvågor. Efter den första officiella upptäckten vid LIGO / Jungfrun 2015, data har kommit in som visar hur vanliga dessa en gång teoretiska fenomen faktiskt är. Vanligtvis orsakas de av ofattbart våldsamma händelser, till exempel ett par sammanslagna svarta hål. Sådana händelser har också en tendens att avge en annan typ av fenomen – ljus. Än så länge, det har varit svårt att observera någon optik som är associerad med dessa gravitationsvågemitterande händelser. Men ett team av forskare hoppas kunna ändra på det med den fullständiga implementeringen av Gravitation-wave Optical Transient Observer (GOTO) teleskopet.

GOTO-projektet är utformat specifikt för att hitta och övervaka de delar av himlen som andra instrument, som LIGO, upptäcka gravitationsvågor från. Dess ursprungliga inkarnation, känd som GOTO-4-prototypen, lanserades online 2017. Beläget i La Palma, på Kanarieöarna, denna prototyp bestod av fyra "enhetsteleskop" (UT:s) inrymda i en 18 fots clamshell-kupol. År 2020, denna prototyp uppgraderades till 8 UT, ger en mycket bredare vy över himlen.

Det breda synfältet är nödvändigt för dess arbete med att upptäcka gravitationsvågbaserade optiska fenomen, eftersom gravitationsvågornas riktning är notoriskt svåra att fastställa. Ju bredare synfält ett teleskop har, desto mer sannolikt kommer det att kunna upptäcka en händelse som händer.

Som sådan, operatörerna av GOTO startade en uppgraderingsplan 2020. Dessa uppgraderingar inkluderade ytterligare 8 UT i en separat kupol vid samma observatorium, som kommer att läggas till i början av 2021. Mer ambitiöst, teamet planerar att återskapa arrayen med två enheter i La Palma vid Siding Spring Observatory i New South Wales, Australien. Med dessa teleskop på motsatta sidor av världen, GOTO kommer att "möjliggöra nära 24-timmars observationer, se till att GOTO kan reagera på varningar när de uppstår, " enligt en ny tidning.

Dessa varningar är en extremt viktig del av GOTOs observationsplanering. De kommer från NASA:s Gamma-ray Coordination Network (GCN), ett varningssystem som inte bara övervakar gravitationsvågor, men också andra fenomen som kan producera intressanta optiska data, såsom kilonovas eller gammastrålning.

GOTO övervakar detta nätverk genom dess mjukvarupaket, vilket också är en nyckelkomponent för den övergripande systemdriften. GOTO Telescope Control System (G-TeCS) är ett specialskrivet Python-skript som övervakar efter signaler av intresse, beräknar vilken signal som har högst prioritet, och flyttar sedan teleskopen fysiskt till en observationsposition. Det kan också göra allt detta på mindre än 30 sekunder, vilket möjliggör en extremt snabb vändning för att observera dessa övergående fenomen av intresse.

När teleskopen väl är placerade, G-TeCS kan också samla in och analysera bilder. Den jämför alla bilder den tar med en kalibreringsbild, och använder en typ av artificiell intelligens som kallas ett konvolutionellt neuralt nätverk för att tilldela en poäng till sannolikheten att den upptäckt en signal av intresse. Som med så mycket AI-stödd forskning, människor är den sista delen i analyskedjan. Forskare använder ett verktyg som heter GOTO Marshall för att individuellt validera högintressemål, och kan även schemalägga uppföljande observationer med andra teleskop i området.

Allt detta mjukvarusystem styrs på distans vid University of Warwick, som leder GOTO-projektet, som inkluderar nio andra institutioner från Storbritannien, Australien, Thailand, Spanien, och Finland. När de fortsätter att implementera sina planerade förbättringar, och data fortsätter att komma in, vi kommer att börja kunna visualisera de katastrofala händelserna i samband med några av de mest våldsamma fenomenen i universum.