Een nieuwe telescoop, bestaande uit twee identieke arrays aan weerszijden van de planeet, zal bronnen van zwaartekrachtsgolven opsporen.

De Gravitational-wave Optical Transient Observer (GOTO), geleid door de Universiteit van Warwick, luidt een nieuw tijdperk van zwaartekrachtgolfwetenschap in. GOTO wordt ingezet op twee antipodale locaties om de lucht volledig te bedekken en zal de lucht afspeuren naar optische aanwijzingen over de gewelddadige kosmische gebeurtenissen die rimpelingen veroorzaken in het weefsel van de ruimte zelf.

GOTO begon toen de Britse University of Warwick en de Australische Monash University de kloof tussen zwaartekrachtgolfdetectoren en elektromagnetische signalen wilden dichten. Nu heeft de internationale samenwerking 10 partners, waarvan zes in het VK. GOTO heeft £ 3,2 miljoen aan financiering ontvangen van de Science and Technology Facilities Council (STFC) om de volledige faciliteit in te zetten.

"Dit is echt bemoedigend vanuit het perspectief van internationale samenwerking dat het VK bereid is dit project te ondersteunen, met nieuwe telescopen die in Australië zullen worden gebouwd", zegt universitair hoofddocent Duncan Galloway van de Monash University School of Physics and Astronomy.

"De nieuwe site geeft ons een enorme verbetering in onze kans om de tegenhangers van zwaartekrachtsgolfdetecties te observeren. Het snel detecteren van de optische tegenhangers is een sleutelfactor in hoeveel we kunnen leren van zwaartekrachtsgolfdetecties. De eerste dergelijke gebeurtenis, GW170817, werd geïdentificeerd in 11 uur; maar ons GOTO-netwerk kan binnen enkele minuten in de lucht zijn en autonoom het veld observeren."

Lange tijd verondersteld dat het een bijproduct was van de botsing en samensmelting van kosmische kolossen zoals neutronensterren en zwarte gaten, werden zwaartekrachtsgolven uiteindelijk rechtstreeks gedetecteerd door de Advanced LIGO (Laser Interferometry Gravitational-Wave Observatory) in 2015.

Sinds 2015 zijn er veel opeenvolgende detecties geweest, maar aangezien observatoria zoals LIGO alleen de effecten van de zwaartekrachtsgolf kunnen meten terwijl deze door ons lokale stukje ruimtetijd gaat, kan het moeilijk zijn om het oorsprongspunt van de bron te achterhalen.

GOTO is ontworpen om deze waarnemingskloof te dichten door te zoeken naar optische signalen in het elektromagnetische spectrum die de bron van de GW kunnen aangeven - snel de bron lokaliseren en die informatie gebruiken om een ​​vloot telescopen, satellieten en instrumenten erop te richten.

Aangezien de meeste GW-signalen de samensmelting van massieve objecten inhouden, zijn deze 'visuele' signalen extreem vluchtig en moeten ze zo snel mogelijk worden gelokaliseerd, en dat is waar GOTO van pas komt. Het idee is dat GOTO zal fungeren als een soort tussenpersoon tussen mensen als LIGO, dat de aanwezigheid van een zwaartekrachtgolf detecteert, en meer richtbare observatoria met meerdere golflengten die de optische bron van de gebeurtenis kunnen bestuderen.

Professor Danny Steeghs van de Universiteit van Warwick, hoofdonderzoeker van GOTO, zei:"Er zijn over de hele wereld vloten van telescopen beschikbaar om naar de hemel te kijken wanneer zwaartekrachtgolven worden gedetecteerd, om meer over de bron te weten te komen. Maar zoals de zwaartekrachtgolfdetectoren zijn niet in staat om te bepalen waar de rimpels vandaan komen, deze telescopen weten niet waar ze moeten kijken."

Na het succesvol testen van een prototypesysteem op La Palma, op de Spaanse Canarische Eilanden, wordt in het project een veel uitgebreider instrument van de tweede generatie ingezet.

Twee telescoopmontagesystemen, elk bestaande uit acht afzonderlijke telescopen van 40 cm (16 inch), zijn nu operationeel op La Palma. Gecombineerd bestrijken deze 16 telescopen een zeer groot gezichtsveld met 800 miljoen pixels over hun digitale sensoren, waardoor de array om de paar nachten de zichtbare hemel kan bestrijken.

Deze robotsystemen werken autonoom, patrouilleren continu in de lucht, maar richten zich ook op bepaalde gebeurtenissen of gebieden in de lucht als reactie op waarschuwingen voor mogelijke zwaartekrachtsgolfgebeurtenissen.

Professor Steeghs vervolgde:"De toekenning van £ 3,2 miljoen aan STFC-financiering was van cruciaal belang om ons in staat te stellen GOTO te bouwen, zoals het altijd was voorzien; arrays van optische groothoektelescopen op ten minste twee locaties, zodat deze konden patrouilleren en zoeken de optische hemel regelmatig en snel.

"Dit zal GOTO in staat stellen om die broodnodige link te bieden, om de doelen voor grotere telescopen te geven om naar te wijzen."

Tegelijkertijd bereidt het team een ​​locatie voor bij de Siding Spring Observatory in Australië, die hetzelfde tweevoudige, 16 telescoopsysteem zal bevatten als de installatie op La Palma.

Het plan is om beide locaties dit jaar operationeel te hebben om klaar te zijn voor de volgende waarnemingsrun van de LIGO/Virgo zwaartekrachtgolfdetectoren in 2023.

De optische zoektocht naar zwaartekrachtgolfgebeurtenissen is de volgende stap in de evolutie van zwaartekrachtgolfastronomie. Het is al eens eerder bereikt, maar met de hulp van GOTO zou het veel gemakkelijker moeten worden.

Als astronomen overtuigende tegenhangers van gravitatiegolfsignalen kunnen vinden, zal het mogelijk zijn om afstanden te meten, de bronnen te karakteriseren, hun evolutie te bestuderen en de omgevingen waarin ze zijn gevormd te bepalen. + Verder verkennen

De Kilonova-Chasing Gravitational-Wave Optical Transient Observer staat op het punt de hele lucht in de gaten te houden