Gequetschtes Licht für Virgo

  • 29. January 2018

Maßge­schneiderte Lichtquelle soll Empfind­lichkeit des Gravi­tationswellen-Detektors erhöhen.

Ein Forschungs­team des Max-Planck-Instituts für Gravita­tionsphysik – Albert-Einstein-Institut AEI – in Hannover und des Instituts für Gravita­tionsphysik der Leibniz Univer­sität Hannover hat für den Gravitations­wellen-Detektor Virgo nahe Pisa eine Quetsch­lichtquelle entwickelt. Nun lieferten Hanno­veraner Forscher den Aufbau dorthin, nahmen ihn in Betrieb und übergaben ihn an die Virgo-Kollegen. Damit soll Virgo ab Herbst 2018 gemeinsam mit dem weltweiten Netzwerk der Gravitations­wellen-Detektoren empfind­licher nach Gravitations­wellen lauschen als jemals zuvor.

Abb.: AEI-Forscher installieren gemeinsam mit Virgo-Kollegen die in Hannover entwickelte Quetschlichtquelle in einem Reinraum am Gravitationswellen-Detektor Virgo. (Bild: H. Lück, B. Knispel, AEI)

Abb.: AEI-Forscher installieren gemeinsam mit Virgo-Kollegen die in Hannover entwickelte Quetschlichtquelle in einem Reinraum am Gravitationswellen-Detektor Virgo. (Bild: H. Lück, B. Knispel, AEI)

„Beim deutsch-britischen Gravitations­wellen-Detektor GEO600 nahe Hannover kommt seit 2010 eine Quetschlicht­quelle routine­mäßig zum Einsatz. Sie hat das von GEO600 belauschte Universum bis zu viermal vergrößert“, sagt Karsten Danzmann, Direktor am AEI Hannover. „Die Ent­wicklung und Perfek­tion dieser Spitzen­technologie ist ein weiteres erfolg­reiches Kapitel in der Geschichte von GEO600 als Ideen­schmiede der weltweiten Gravitations­wellen-Forschungs­gemeinschaft.“

Die beiden US-ameri­kanischen LIGO-Instru­mente und der Virgo-Detektor in der Toskana werden derzeit in Vorbe­reitung auf den nächsten gemein­samen Beobachtungs­lauf O3, der im Herbst 2018 beginnen soll, weiter ausgebaut und verbessert. Mit O3 soll die kürzlich begonnene Gravitationswellen-Astronomie durchstarten: Die welt­weite Forschergemeinschaft erwartet eine Vielzahl weiterer Gravitations­wellensignale von verschmel­zenden Schwarzen Löchern und erneute Nachweise verschmel­zender Neutronen­sterne.

Virgo erhielt dafür nun eine wert­volle Ergänzung aus Hannover: Eine Quetsch­lichtquelle soll die Empfind­lichkeit von Virgo mit dem Beginn von O3 deutlich verbessern. Der maßge­schneiderte Aufbau ist eine Dauer­leihgabe des AEI an Virgo. In allen interfero­metrischen Gravitations­wellen-Detek­toren – LIGO, Virgo und GEO600 – ist die Empfind­lichkeit für die Kräuse­lungen der Raumzeit, die von kosmischen Großer­eignissen zeugen, von quanten­mechanischen Effekten grundlegend begrenzt. Diese rufen ein Hintergrund­rauschen hervor, welches das mittels Laser­licht zu messende Gravitations­wellensignal über­lagert.

„Dieses Hintergrund­rauschen tritt selbst bei voll­kommener Dunkel­heit auf und lässt sich niemals voll­kommen besei­tigen. Wir können es aber so verändern – wir nennen das dann quetschen –, dass es die Gravitations­wellen-Messung weniger stört“, sagen Henning Vahl­bruch und Moritz Mehmet vom AEI Hannover, die die Quetsch­lichtquelle gebaut und am Virgo-Detektor in Betrieb genommen haben. „Unser Aufbau erzeugt gewisser­maßen eine Dunkel­heit, die besser ist als die Natur normalerweise erlaubt – mit diesem verän­derten Rauschen steigern wir die Empfind­lichkeit der Detektoren.“

Die Empfind­lichkeit aller interfero­metrischen Gravitations­wellen-Detektoren lässt sich lang­fristig nur durch die Verwen­dung von ähnlichen Quetsch­lichtquellen weiter steigern. Auch geplante Detek­toren der dritten Generation wie das euro­päische Einstein Teleskop werden auf diese Techno­logie ange­wiesen sein.

AEI / JOL

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