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Le détecteur d’ondes gravitationnelles de LIGO est de retour en action après 3 ans de mises à niveau

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Le détecteur d’ondes gravitationnelles de LIGO est de retour en action après 3 ans de mises à niveau

Après une interruption de trois ans, des scientifiques américains viennent d’allumer des détecteurs capables de cela Mesure des ondes gravitationnelles De petites ondulations dans l’espace lui-même qui voyagent à travers l’univers.

Contrairement aux ondes lumineuses, les ondes gravitationnelles convergent Il n’est pas gêné par les galaxies, les étoiles, le gaz et la poussière qui remplissent l’univers. Cela signifie qu’en mesurant les ondes gravitationnelles, Les astrophysiciens comme moi Il peut jeter un coup d’œil directement au cœur de certains de ces phénomènes les plus excitants de l’univers.

Depuis 2020, l’Observatoire Interféromètre Laser à Ondes Gravitationnelles – communément appelé légo – Il dormait alors qu’il subissait des promotions excitantes. Ces améliorations permettront Sensibilité considérablement augmentée LIGO et devrait permettre à l’installation de détecter des objets distants qui produisent de plus petites ondulations dans l’objet Temps libre.

En découvrant plus d’événements qui créent des ondes gravitationnelles, les astronomes auront plus d’occasions d’observer la lumière produite par ces mêmes événements. voir un événement à travers de multiples canaux d’informationune approche appelée Astronomie multi-messagersFournit aux astronomes Opportunités rares et recherchées En savoir plus sur la physique qui dépasse le cadre de tout test de laboratoire.

ondulations dans l’espace-temps

selon Théorie générale de la relativité d’EinsteinEt la masse et l’énergie déforment la forme de l’espace et du temps. La courbure de l’espace-temps détermine la façon dont les objets se déplacent les uns par rapport aux autres – ce que les gens ressentent comme étant la gravité.

Les ondes gravitationnelles sont créées lorsque des objets massifs tels que des trous noirs ou des étoiles à neutrons fusionnent les uns avec les autres, produisant des changements importants et brusques dans l’espace. Le processus de flexion et de flexion dans l’espace envoie des ondulations à travers l’univers comme un Une vague à travers un étang immobile. Ces ondes se déplacent dans toutes les directions à partir de la turbulence, incurvant délicatement l’espace et modifiant très légèrement la distance entre les objets sur leur chemin.

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Bien que les événements astronomiques qui produisent des ondes gravitationnelles impliquent certains des objets les plus massifs de l’univers, l’expansion et la contraction de l’espace sont extrêmement faibles. Une puissante onde gravitationnelle traversant la Voie lactée peut modifier le diamètre de la galaxie entière de trois pieds (un mètre).

Premières observations d’ondes gravitationnelles

Bien qu’Einstein l’ait prédit pour la première fois en 1916, les scientifiques de l’époque avaient peu d’espoir de mesurer les changements subtils de distance postulés par la théorie des ondes gravitationnelles.

Vers l’an 2000, des scientifiques de Caltech, du MIT et d’autres universités du monde entier ont fini de construire ce qui est essentiellement la règle la plus précise de tous les temps — Observatoire LEGO.

LIGO se compose de deux observatoires distincts, l’un situé à Hanford, Washington, et l’autre à Livingston, Louisiane. Chaque observatoire a la forme d’un L géant avec deux bras de 2,5 milles (quatre kilomètres) s’étendant du centre de l’installation à des angles de 90 degrés l’un par rapport à l’autre.

Pour mesurer les ondes gravitationnelles, les chercheurs font briller un laser du centre de l’installation à la base du L. Là, le laser est divisé de sorte qu’un faisceau se déplace le long de chaque bras, se reflète sur le miroir et retourne à la base. Si une onde gravitationnelle traverse les bras pendant que le laser brille, les deux faisceaux reviendront au centre à des moments légèrement différents. En mesurant cette différence, les physiciens peuvent discerner qu’une onde gravitationnelle a traversé l’installation.

LIGO s’est mis au travail au début des années 2000, mais il n’était pas assez sensible pour détecter les ondes gravitationnelles. Par conséquent, en 2010, l’équipe de LIGO a temporairement fermé l’installation pour travaux Mises à niveau pour améliorer la sensibilité. La version améliorée de LIGO a commencé Données collectées en 2015 et presque immédiatement détection des ondes gravitationnelles Il a été causé par la fusion de deux trous noirs.

Depuis 2015, LIGO a été complété Trois parcours d’observation. La première, la course O1, a duré environ quatre mois; le second, O2, a environ neuf mois ; Et le troisième, O3, a fonctionné pendant 11 mois avant que la pandémie de COVID-19 n’oblige les installations à fermer. Depuis O2, LIGO co-regarde avec L’observatoire italien s’appelle Maiden’s Tower.

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Entre chaque passage, les scientifiques ont amélioré le matériel du détecteur et les méthodes d’analyse des données. À la fin de la course O3 en mars 2020, les chercheurs des collaborations LIGO et Virgo ont découvert Environ 90 ondes gravitationnelles De la fusion des trous noirs et des étoiles à neutrons.

Les observatoires sont encore Vous n’avez pas encore atteint la sensibilité de conception maximale. Par conséquent, en 2020, les deux observatoires sont fermés pour mise à niveau Encore une fois.

Faire quelques mises à jour

Les scientifiques ont travaillé sur De nombreuses améliorations technologiques.

Une mise à jour particulièrement prometteuse comprenait l’ajout de 1 000 pieds (300 m) cavité optique pour améliorer un Une technique appelée compression. La pression permet aux scientifiques de réduire le bruit du détecteur en utilisant les propriétés quantiques de la lumière. Avec cette mise à jour, l’équipe LIGO devrait être en mesure de détecter des ondes gravitationnelles beaucoup plus faibles qu’auparavant.

Mon équipe et moi Ce sont des scientifiques des données dans la collaboration LIGO, et nous avons travaillé sur un certain nombre de mises à niveau différentes pour la collaboration LIGO Logiciel utilisé pour traiter les données LIGO et algorithmes que vous reconnaissez Signes d’ondes gravitationnelles dans ces données. Ces algorithmes fonctionnent en recherchant des modèles correspondants Des modèles théoriques pour des millions d’éventuelles fusions de trous noirs et d’étoiles à neutrons. L’algorithme amélioré devrait être capable de détecter plus facilement les faibles signaux d’ondes gravitationnelles à partir du bruit de fond dans les données que les versions précédentes des algorithmes.

Les astronomes ont capturé à la fois les ondes gravitationnelles et la lumière d’un seul événement, la fusion de deux étoiles à neutrons. Le changement de lumière sur quelques jours peut être vu dans l’intérieur supérieur droit. (Le télescope spatial Hubble, la NASA et l’Agence spatiale européenne)

L’ère de la haute résolution en astronomie

Début mai 2023, LIGO a commencé un court essai – appelé une course d’ingénierie – pour s’assurer que tout fonctionnait. Le 18 mai, LIGO a détecté d’éventuelles ondes gravitationnelles Ils sont causés par la fusion d’une étoile à neutrons dans un trou noir.

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L’observation LIGO sera en opération pendant 20 mois en 04 officiellement à partir du 24 mai, Il sera plus tard rejoint par Virgo et un nouvel observatoire japonais – le Kamioka Gravitational-Wave Detector, ou KAGRA.

Bien que les objectifs scientifiques de cette gamme soient nombreux, un accent particulier est mis sur la détection des ondes gravitationnelles et leur localisation en temps réel. Si l’équipe peut identifier un événement d’ondes gravitationnelles, déterminer la source des ondes et alerter rapidement les autres astronomes de ces détections, cela permettra aux astronomes de pointer d’autres télescopes qui collectent la lumière visible, les ondes radio ou d’autres types de données à la source de l’onde gravitationnelle. Combinez plusieurs canaux d’information en un seul événement. Astrophysique à messages multiples C’est comme ajouter de la couleur et du son à un film muet en noir et blanc et cela peut fournir une compréhension beaucoup plus profonde des phénomènes astrophysiques.

Les astronomes n’ont observé qu’un seul événement dans les ondes gravitationnelles et la lumière visible Pourtant – une fusion Deux étoiles à neutrons vues en 2017. Mais à partir de cet événement unique, les physiciens ont pu étudier L’expansion de l’univers Et cela confirme l’origine de certains des événements les plus énergétiques de l’univers connus sous le nom de sursauts gamma.

Avec O4 opérationnel, les astronomes auront accès aux observatoires d’ondes gravitationnelles les plus sensibles de l’histoire et, espérons-le, collecteront plus de données que jamais auparavant. Mes collègues et moi espérons que les mois à venir produiront une – ou peut-être plusieurs – observations multi-messages qui repousseront les limites de l’astrophysique moderne.

Cet article a été republié de Conversation Sous licence Creative Commons. Lis le L’article d’origine.

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

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Le T. rex était peut-être beaucoup plus lourd et plus long qu’on ne le pensait auparavant – étude

Les chercheurs suggèrent que le Tyrannosaurus rex était peut-être 70 % plus lourd qu’on ne le pensait auparavant et 25 % plus long.

Le plus grand T. rex jamais trouvé vivant pourrait être beaucoup plus grand que le plus grand spécimen actuellement connu, puisqu’il pèse environ 15 tonnes au lieu de 8,8 tonnes et mesure 15 mètres de long au lieu de 12 mètres, selon l’étude.

De nombreux dinosaures plus grands appartenant à divers groupes ont été identifiés à partir d’un seul bon spécimen fossile.

Il est donc impossible de savoir si cet animal est un grand ou un petit exemplaire de cette espèce.

Les chercheurs soulignent que déterminer quel dinosaure était le plus grand, sur la base d’une poignée de fossiles, n’a pas beaucoup de sens.

Dans la nouvelle étude, le Dr Jordan Malone du Musée canadien de la nature à Ottawa, au Canada, et le Dr David Hone de l’Université Queen Mary de Londres, ont utilisé la modélisation informatique pour évaluer un groupe de dinosaures T. rex.

Ils ont pris en compte des facteurs tels que la taille de la population, le taux de croissance, la durée de vie moyenne et le caractère incomplet des archives fossiles.

« Notre étude suggère que pour les grands animaux fossiles tels que le T. rex, nous n’avons aucune idée, d’après les archives fossiles, de la taille absolue qu’ils ont pu atteindre », a déclaré le Dr Malone.

« C’est amusant de penser à un T. rex de 15 tonnes, mais les implications sont également intéressantes d’un point de vue biomécanique ou écologique. »

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Le Dr Hohn a déclaré : « Il est important de souligner qu’il ne s’agit pas vraiment du T. rex, qui constitue la base de notre étude, mais que cette question s’applique à tous les dinosaures et à de nombreuses autres espèces fossiles.

« Se disputer sur « qu’est-ce qui est le plus gros ? » en se basant sur quelques squelettes n’a pas vraiment de sens. »

Le T. rex a été choisi pour le modèle car bon nombre de ses détails étaient déjà bien appréciés.

Le modèle est basé sur des modèles de crocodiles vivants, choisis en raison de leur grande taille et de leur relation étroite avec les dinosaures.

Les chercheurs ont découvert que les plus grands fossiles connus de T. rex se situent probablement dans le 99e centile, soit le 1 pour cent supérieur de la taille du corps.

Cependant, ils soulignent que pour trouver un animal parmi les 99,99 pour cent (un tyrannosaure sur dix mille), les scientifiques devraient fouiller des fossiles au rythme actuel pendant encore 1 000 ans.

Les estimations de taille sont basées sur un modèle, mais la découverte de géants d’espèces modernes suggère qu’il devait encore y avoir des dinosaures plus grands.

« Certains des os et morceaux isolés indiquent clairement des individus plus gros que les squelettes dont nous disposons actuellement », a déclaré le Dr Hoon.

Les résultats ont été publiés dans la revue Ecology and Evolution.

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

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Comment des physiciens américains ont joué à Dieu et ont créé un nouvel élément appelé Livermorium à l’aide d’un faisceau de particules de titane

Un scientifique du Lawrence Berkeley National Laboratory travaille sur un dispositif de séparation lors d’une expérience. Crédit image : Laboratoire national Lawrence Berkeley

Une équipe de scientifiques et de chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory en Californie a récemment annoncé une réalisation révolutionnaire : la création du Livemorium, ou élément 116, à l’aide d’un faisceau de particules de titane.

C’est la première fois qu’un hépatique est fabriqué de cette manière, rapprochant les chercheurs de l’insaisissable « îlot de stabilité », où les éléments très lourds sont censés avoir une durée de vie plus longue, ce qui les rend plus faciles à étudier. Plus important encore, c’est la première fois qu’un objet extrêmement lourd est fabriqué de cette manière par des humains.

Rainer Kröcken, directeur des sciences nucléaires au Berkeley Lab, a exprimé son optimisme quant à la découverte, soulignant la nature collaborative de l’expérience. Il a déclaré que la production de l’élément 120, la prochaine cible, prendrait beaucoup plus de temps mais semblait désormais possible. Annoncé lors de la conférence Nuclear Structure 2024, l’article sera bientôt disponible sur le référentiel de prépublications arXiv et sera soumis à la revue Physical Review Letters.

Utilisation innovante d’une poutre en titane pour créer l’élément 116
Dans leur expérience, les scientifiques ont utilisé un faisceau de titane-50, un isotope spécifique, pour générer du Livemorium, ce qui en fait l’élément le plus lourd créé à ce jour au laboratoire de Berkeley. Ce laboratoire a une riche histoire de découverte d’éléments, qui a contribué à l’identification de 16 éléments allant du technétium (43) au seaborgium (106).

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Jacqueline Gates, qui a dirigé le dernier effort, a exprimé sa confiance dans les résultats, notant que les chances que les résultats soient une anomalie statistique sont très faibles. Le processus impliquait de chauffer le titane à environ 3 000 °F (1 649 °C) jusqu’à ce qu’il se vaporise. L’équipe a ensuite bombardé le titane vaporisé avec des micro-ondes, en enlevant 22 électrons et en préparant les ions pour l’accélération dans un cyclotron de 88 pouces au laboratoire de Berkeley.

Les ions de titane accélérés sont dirigés vers une cible de plutonium, des milliards d’ions frappant la cible chaque seconde. Ce bombardement intense a finalement créé deux atomes de Livermorium sur une période de 22 jours. L’utilisation du titane à cette fin représente une nouvelle technologie pour synthétiser des éléments plus lourds, car les éléments précédents de cette gamme, de 114 à 118, avaient été synthétisés à l’aide d’un faisceau de calcium 48.

Jennifer Burr, physicienne nucléaire au groupe des éléments lourds du Berkeley Lab, a souligné l’importance de cette méthode. La production de l’élément 116 à partir de titane valide cette nouvelle approche, ouvrant la voie à de futures expériences visant à produire des éléments plus lourds, comme l’élément 120.

Trouver l’article 120
Le succès de la création de l’élément 116 a ouvert la voie au prochain objectif ambitieux de l’équipe : créer l’élément 120. S’il est atteint, l’élément 120 sera l’atome le plus lourd jamais créé et fera partie de « l’îlot de stabilité », un groupe théorique d’éléments super-lourds de qui devrait être plus long que ceux découverts jusqu’à présent.

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Le laboratoire prévoit de commencer à tenter de créer l’élément 120 en 2025. Le processus devrait prendre plusieurs années, reflétant la complexité et les défis inhérents à cette recherche de pointe. Les physiciens explorent les limites du tableau périodique, s’efforçant de repousser les limites de la connaissance et de la compréhension humaines en explorant les limites de la stabilité atomique.

Cette réalisation majeure démontre non seulement la créativité des scientifiques du Berkeley Lab, mais ouvre également la voie à de futures découvertes dans le domaine des éléments super-lourds, qui pourraient ouvrir la voie à de nouvelles connaissances sur la nature fondamentale de la matière.

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L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

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L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

L’Institut des sciences spatiales et cosmiques commence une étude coordonnée de l’atmosphère autour des exoplanètes naines de type M

La directrice de l’Institut des sciences spatiales et cosmiques, la Dre Jennifer Lutz, a accepté la recommandation principale du groupe de travail sur les initiatives exoplanétaires stratégiques et a décidé de procéder à une étude à grande échelle des exoplanètes naines rocheuses de type M.

Le programme utilisera environ 500 heures du temps discrétionnaire du directeur sur le télescope spatial James Webb pour rechercher l’atmosphère de plus d’une douzaine de systèmes proches.

Près de 250 observations ultraviolettes en orbite avec le télescope spatial Hubble seront utilisées pour déterminer l’activité des étoiles hôtes. Les observations seront effectuées par une équipe de direction du Space Science Institute dirigée par le Dr Nestor Espinosa et soutenue par le Dr Hannah Diamond Lowe en tant qu’équipe adjointe.

L’Institut des sciences spatiales et cosmiques emploie également un comité consultatif scientifique externe pour donner des conseils sur tous les aspects du programme, y compris la sélection des cibles, la vérification des données et les interactions communautaires équitables. Les membres du comité consultatif scientifique seront représentatifs de la communauté exoplanétaire au sens large, couvrant un large éventail d’affiliations institutionnelles et d’étapes de carrière.

Le Space Science Institute annoncera bientôt la possibilité de soumettre des candidatures, y compris des auto-nominations. La contribution de la communauté sera sollicitée sur la liste des cibles ; Les plans d’observation seront publiés bien avant la date limite de GWebb IV.

Rapport du groupe de travail sur les initiatives exoplanétaires stratégiques avec le télescope spatial Hubble et le télescope spatial James Webb

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Astrobiologie

Membre de l’Explorers Club, ancien gestionnaire de charge utile de la Station spatiale de la NASA/biologiste spatial, homme de plein air, journaliste, ancien grimpeur, synesthésie, mélange de Na’vi, Jedi, Freeman et bouddhiste, langue des signes américaine, camp de base de l’île Devon et vétéran de l’Everest, (il /lui) 🖖🏻

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