Virgo

Virgo ist ein Laser-Interferometer in der Nähe von Cascina bei Pisa in Italien und wird gemeinsam vom European Gravitational Observatory betrieben. Es weist Gravitationswellen nach, die Wellen in der Raumzeit, die durch Einsteins allgemeine Relativitätstheorie vorhergesagt wurden. Das Detektor-Instrument ist riesig: zwei senkrecht zueinander angeordnete Arme erstrecken sich jeweils über 3 km, und ein Laserstrahl durchläuft beide gleichzeitig, um winzige Verzerrungen durch vorbeiziehende Gravitationswellen zu messen.

Der Detektor nutzt Fabry-Pérot-Resonatoren und ein komplexes optisches System zur Empfindlichkeitsverstärkung. Laserlicht springt zwischen in ultra-hochvakuumkammern suspendierten Spiegeln hin und her, wodurch Armänderungen kleiner als eins zu 10 hoch 21 erkannt werden können. Diese Empfindlichkeit ist notwendig, weil Gravitationswellen von entfernten astronomischen Ereignissen bei ihrer Ankunft auf der Erde nur minimale Raumzeit-Dehnungen hervorrufen.

Virgo arbeitet mit den zwei Advanced-LIGO-Detektoren in den USA zusammen. Wenn mehrere Detektoren dasselbe Gravitationswellenereignis gleichzeitig beobachten, können Wissenschaftler die Position der Quelle am Himmel triangulieren und die Ereigniseigenschaften mit höherer Präzision vermessen. Die erste bestätigte Gravitationswellenerkennung 2015 erfolgte mit LIGO allein; Virgo trat dem globalen Netzwerk 2017 bei und hat seitdem zu Hunderten von Erkennungen beigetragen, hauptsächlich von verschmelzenden schwarzen Löchern und Neutronensternen.

Das Instrument erfordert außergewöhnliche Isolation von Bodenvibrationen, Magnetfeldern und thermischem Rauschen. Virgo sitzt in unterirdischen Bunkern, nutzt magnetische Levitation und seismische Isolationsplattformen und arbeitet bei kryogenen Temperaturen, um thermische Schwankungen zu minimieren. Das gesamte System wird kontinuierlich kalibriert und überwacht, um die Empfindlichkeit während mehrstündiger Beobachtungsläufe zu erhalten.

Für Flugwerkstatt-Fachleute erscheint Virgo gelegentlich in industriellen Zusammenhängen: Präzisions-Vakuumsysteme, Laser-Optikfertigung, Aufhängungsdesign und Vibrationsisolierungstechnik basieren alle auf Methoden, die durch die Gravitationswellen-Detektor-Forschung entwickelt oder verfeinert wurden. Der Name selbst stammt vom Sternbild Jungfrau; die LIGO-Detektoren sind nach Sternbildern benannt, und Virgo behält diese astronomische Namensgebung bei.