Wetenschappers van de Australian National University (ANU) hebben een manier gevonden om alle botsingen van stellaire zwarte gaten in het universum beter te detecteren.

Zwarte gaten met een stellaire massa worden gevormd door de zwaartekrachtinstorting van een ster. Hun botsingen behoren tot de meest gewelddadige gebeurtenissen in het universum, het creëren van zwaartekrachtgolven of rimpelingen in de ruimte-tijd.

Deze rimpelingen zijn minuscuul en worden gedetecteerd met behulp van laser-interferometers. Tot nu, veel signalen zijn overstemd door zogenaamde kwantumruis op het laserlicht die de spiegels van de laserinterferometer in het rond duwt, waardoor de metingen vaag of onnauwkeurig worden.

De nieuwe methode van de onderzoekers, genaamd "knijpen, " dempt kwantumruis waardoor metingen nauwkeuriger worden, met de bevindingen gepubliceerd in Natuurfotonica .

De doorbraak zal van cruciaal belang zijn voor detectoren van de volgende generatie, die naar verwachting binnen de komende 20 jaar online zullen komen.

Een van de betrokken onderzoekers, Dr. Robert Ward, zei dat verdere experimenten werden voorbereid om het proof of concept van het team te bevestigen voor een nieuw apparaat om het effect van kwantumruis te dempen.

"De detectoren gebruiken lichtdeeltjes, fotonen genaamd, afkomstig van een laserstraal om de positieverandering van ver uit elkaar liggende spiegels waar te nemen. " zei Dr Ward, van de ANU Research School of Physics en het ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav).

"Echter, de detectoren zijn zo gevoelig dat alleen de willekeurige kwantumvariabiliteit in het aantal fotonen de spiegels voldoende kan verstoren om de door golven veroorzaakte beweging te maskeren."

De onderzoekers hebben aangetoond dat knijpen deze variabiliteit vermindert, detectoren gevoeliger maken.

De Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO)-detectoren in de Verenigde Staten en de detector van het European Gravitational Observatory in Italië, Virgo genaamd, hebben de samensmelting van twee zwarte gaten gedetecteerd, de botsing van twee neutronensterren en mogelijk ook een zwart gat dat een neutronenster opeet.

ANU speelt een hoofdrol in de samenwerking tussen Australië en LIGO. Andere leden van het kwantumpersteam zijn onder meer professor David McClelland, doctoraat geleerde Min Jet Yap en Dr. Bram Slagmolen.

"De 'quantumpersen' die we bij ANU hebben ontworpen, samen met andere upgrades voor de huidige LIGO-detectoren, hebben hun detectiemogelijkheden aanzienlijk verbeterd, " zei Dr. Slagmolen.

Yap zei dat het laatste experiment bewijst dat wetenschappers andere kwantumruis kunnen neutraliseren die de waarnemingscapaciteiten van detectoren kunnen beïnvloeden.

"De nieuwe generatie LIGO-detectoren zullen in staat zijn om op elk willekeurig moment elke inslag van een zwart gat in het universum te detecteren, " hij zei.

Het LIGO-team is van plan om in de komende jaren de verbeterde kwantumpersen te ontwerpen en te bouwen. De nieuwe apparaten kunnen achteraf worden ingebouwd in de huidige LIGO-detectoren, waardoor wetenschappers veel meer gewelddadige gebeurtenissen veel verder in het universum kunnen detecteren.