Kredit:Monash University
Ett nytt teleskop, som består av två identiska arrayer på motsatta sidor av planeten, kommer att spåra källor till gravitationsvågor.
Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO), ledd av University of Warwick, signalerar en ny era av gravitationsvågsvetenskap. Utplacerad över två antipodala platser för att helt täcka himlen, kommer GOTO att leta igenom himlen efter optiska ledtrådar om de våldsamma kosmiska händelserna som skapar krusningar i själva rymden.
GOTO började när Storbritanniens University of Warwick och Australiens Monash University ville ta itu med gapet mellan gravitationsvågsdetektorer och elektromagnetiska signaler. Nu har det internationella samarbetet 10 partners, varav sex i Storbritannien. GOTO har fått 3,2 miljoner pund i finansiering från Science and Technology Facilities Council (STFC) för att distribuera den fullskaliga anläggningen.
"Detta är verkligen uppmuntrande ur ett internationellt samarbetsperspektiv att Storbritannien är villigt att stödja detta projekt, med nya teleskop som ska byggas i Australien", säger docent Duncan Galloway, från Monash University School of Physics and Astronomy.
"Den nya platsen ger oss en enorm förbättring av vår chans att observera motsvarigheterna till gravitationsvågsdetektioner. Att snabbt upptäcka de optiska motsvarigheterna är en nyckelfaktor för hur mycket vi kan lära oss av gravitationsvågsdetektering. Den första sådana händelsen, GW170817, identifierades på 11 timmar, men vårt GOTO-nätverk kan vara på himlen och självständigt observera fältet inom några minuter."
Länge antagen som en biprodukt av kollisionen och sammansmältningen av kosmiska behemoths som neutronstjärnor och svarta hål, upptäcktes gravitationsvågor äntligen direkt av Advanced LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) 2015.
Sedan 2015 har det skett många efterföljande upptäckter, men eftersom observatorier som LIGO bara kan mäta effekterna av gravitationsvågen när den passerar genom vår lokala tidrymdfläck, kan det vara svårt att spåra källans ursprungspunkt.
GOTO är utformad för att fylla denna observationslucka genom att söka efter optiska signaler i det elektromagnetiska spektrumet som kan indikera källan till GW – snabbt lokalisera källan och använda den informationen för att rikta en flotta av teleskop, satelliter och instrument mot den.
Eftersom de flesta GW-signaler involverar sammanslagning av massiva objekt är dessa "visuella" signaler extremt flyktiga eftersom de måste lokaliseras så snabbt som möjligt, vilket är där GOTO kommer in. Tanken är att GOTO ska fungera som en slags mellanhand mellan sådana som LIGO, som detekterar närvaron av en gravitationsvåghändelse, och fler målbara observatorier med flera våglängder som kan studera händelsens optiska källa.
Professor Danny Steeghs vid University of Warwick, GOTO:s huvudutredare, sa:"Det finns flottor av teleskop över hela världen tillgängliga för att titta mot himlen när gravitationsvågor detekteras, för att ta reda på mer om källan. Men eftersom gravitationsvågsdetektorer kan inte peka ut var krusningarna kommer ifrån, dessa teleskop vet inte var de ska leta."
Efter den framgångsrika testningen av ett prototypsystem i La Palma, på Spaniens Kanarieöarna, implementerar projektet ett mycket utökat andra generationens instrument.
Två teleskopmonteringssystem, som vart och ett består av åtta individuella 40 cm (16 tum) teleskop, är nu i drift i La Palma. Tillsammans täcker dessa 16 teleskop ett mycket stort synfält med 800 miljoner pixlar över sina digitala sensorer, vilket gör att arrayen kan svepa över den synliga himlen med några nätter.
Dessa robotsystem kommer att fungera autonomt, patrullera himlen kontinuerligt men också fokusera på särskilda händelser eller himmelsregioner som svar på varningar om potentiella gravitationsvåghändelser.
Professor Steeghs fortsatte:"Tilldelningen på £3,2 miljoner av STFC-finansiering var avgörande för att vi kunde bygga GOTO, som det alltid var tänkt att vara; arrayer av optiska teleskop med bred fält på minst två platser så att dessa kunde patrullera och söka den optiska himlen regelbundet och snabbt.
"Detta kommer att göra det möjligt för GOTO att tillhandahålla den välbehövliga länken, för att ge målen för större teleskop att peka mot."
Parallellt förbereder teamet en plats vid Australiens Siding Spring Observatory, som kommer att innehålla samma tvåmonterade, 16 teleskopsystem som La Palma-installationen.
Planen är att ha båda platserna i drift i år för att vara redo för nästa observationskörning av LIGO/Virgo gravitationsvågdetektorer 2023.
Det optiska sökandet efter gravitationsvåghändelser är nästa steg i utvecklingen av gravitationsvågastronomi. Det har uppnåtts en gång tidigare, men med GOTO:s hjälp borde det bli mycket lättare.
Om astronomer kan hitta övertygande motsvarigheter till gravitationsvågsignaler kommer det att vara möjligt att mäta avstånd, karakterisera källorna, studera deras utveckling och bestämma miljöerna de bildas i. + Utforska vidare
