Jelenleg a LIGO lézere 200 wattos teljesítményről indul, amelyet idővel 750 kilowattig növelnek. A tudósok szerint azonban az optimális érzékenység eléréséhez ennél is nagyobb teljesítményre lenne szükség – legalább 1 megawattot meghaladó lézerteljesítményre.

„A gravitációs hullámok érzékelésének nagyobb érzékenységét a kvantumzaj csökkentésével és a keringő lézerteljesítmény növelésével lehet elérni”

– állapították meg a kutatók egy friss tanulmányban, amelyről az Interesting Engineering számolt be.

A LIGO lézerteljesítményének fokozása eddig komoly műszaki kihívást jelentett, azonban egy új optikai eszköz prototípusa áttörést hozhat. „Bemutatjuk egy új adaptív optikai technológia lehetőségeit, amely képes megnövelni a gravitációs hullámok észlelési hatótávolságát” – írják a tanulmány szerzői.

A prototípus nem hagyományos képalkotó optikai rendszeren alapul, hanem olyan technikákat alkalmaz, amelyek a fényt hagyományos lencsék és tükrök nélkül manipulálják. Ezáltal befolyásolni tudják a fényeloszlást, a sugár alakját és az energiaátvitelt, optimalizálva ezzel a LIGO teljesítményét.

A LIGO obszervatórium elvileg észlelheti az idegen űrhajók hiperhajtóműveit A LIGO az ütköző fekete lyukak által keltett gravitációs hullámok észlelésére alkalmas, az új eredmények szerint viszont hiperhajtóműveket is lehetne vele érzékelni a galaxisunk összes csillagrendszerében. Jelenleg tervezett obszervatóriumokkal viszont már galaxisok ezreit is átfésülhetnék ez után a technológia után kutakodva.

A készülék precíz optikai korrekciókat hajt végre a LIGO fő tükrein. Egy ultraalacsony zajszintű infravörös sugárzást bocsát ki, amely a tükrök felületéhez rendkívül közel helyezkedik el, és javítja az obszervatórium érzékenységét. A kutatók a közelgő LIGO A+ frissítés teljesítményét is szimulálták, amely 125 wattos lézert és 9 dB-es kvantumzajcsökkentést kombinálna. Az eredmények alapján ez a technológia akár 20%-kal is csökkentheti a háttérzajt a 200 Hz és 5 kHz közötti tartományban, így a LIGO képes lehet több millió fényévnyi távolságban lévő gravitációs hullámforrások érzékelésére – ilyen források lehetnek például a neutroncsillagok egyesülései.

A LIGO fejlesztésein túl az Egyesült Államok egy még nagyobb gravitációs hullám-megfigyelő központot tervez: a Cosmic Explorer névre keresztelt új generációs obszervatórium a LIGO méretének akár tízszeresére is nőhet. A 40 × 40 km-es létesítmény a 2030-as évekre készülhet el, és lehetővé teszi az univerzum korai állapotainak vizsgálatát – vagyis olyan időszakok feltárását, amikor az univerzum jelenlegi 14 milliárd éves korának csupán 0,1%-a telt el. Azonban a Cosmic Explorer, akárcsak a LIGO, lényegesen nagyobb lézerteljesítményt igényel majd, ezért az új optikai technológia annak a sikerében is főszerephez juthat. A tudósok szerint ez a mostani felfedezés idővel alapvető kérdésekre adhat választ mind a fizikában, mind a kozmológiában – például az univerzum tágulási sebességére vagy a fekete lyukak valódi természetére.