레이저 간섭계 중력파 관측소
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레이저 간섭계 중력파 관측소(영어: Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, LIGO)는 우주 중력파를 검출하고 중력파 관측을 천문학적 도구로 개발하기 위해 설계된 대규모 물리학 실험 및 관측소이다.[1] 레이저 간섭계로 중력파를 검출하기 위해 미국에 두 개의 대형 관측소가 건설되었다. 이 관측소들은 4km 간격의 거울을 사용하여 한 양성자의 전하 반경(charge radius)의 1만 분의 1 미만의 변화를 감지할 수 있다.[2]
레이저 간섭계 중력파 관측소 | |
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다른 명칭 | LIGO |
위치 | 미국 워싱턴주 핸포드 및 루이지애나주 리빙스턴 |
좌표 | LIGO 핸포드 관측소 북위 46° 27′ 18.52″ 서경 119° 24′ 27.56″ LIGO 리빙스턴 관측소 북위 30° 33′ 46.42″ 서경 90° 46′ 27.27″ |
관리기관 | LIGO 과학 협력 |
파장 | 43 km (7.0 kHz)-10,000 km (30 Hz) |
건설 | 1994–2002 |
퍼스트 라이트 | 2002년 8월 23일 |
망원경 종류 | 중력파 검출기 |
길이 | 4,000 m (13,123 ft 4 in) |
웹사이트 | https://www.ligo.caltech.edu/ |
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초기 LIGO 관측소는 미국 국립과학재단(NSF)의 지원을 받아 칼텍과 MIT가 구상, 건설 및 운영을 했다.[3][4] 2002년부터 2010년까지 데이터를 수집했지만 중력파는 검출되지 않았다.
기존 LIGO 검출기를 개선하기 위한 첨단 LIGO 프로젝트는 2008년에 시작되어 영국의 과학기술 시설 위원회(Science and Technology Facilities Council), 독일의 막스 플랑크 협회 및 오스트레일리아 연구위원회(Australian Research Council)의 중요한 기여로 NSF의 지원을 받고 있다.[5][6] 개선된 검출기는 2015년에 가동되기 시작했다. 중력파 검출은 여러 대학과 연구 기관의 과학자들이 국제적으로 참여한 LIGO 과학 협력(LIGO Scientific Collaboration LSC)와 VIRGO 협력에 의해 2016년에 보고되었다. 이 프로젝트와 중력파 천문학 데이터 분석에 참여한 과학자들은 전 세계 1,000명 이상의 과학자,[7][8][9] 2016년 12월 기준 44만 명의 Einstein@Home 활성 사용자를 포함하는 LSC가 조직하고 있다.[10]
LIGO는 NSF가 자금을 지원한 가장 크고 야심찬 프로젝트이다.[11][12] 2017년 노벨 물리학상은 라이너 바이스, 킵 손 및 배리 C. 배리시에게 "LIGO 검출기와 중력파 관측에 결정적인 기여를 한 공로"로 수여되었다.[13]
관측은 "실행"들로 이루어진다. 2022년 1월 현재 LIGO는 세 번의 실행 (실행 중 하나는 두 개의 "하위 실행"으로 나뉨)을 수행하여 90건의 중력파를 탐지했다.[14][15] 검출기의 유지 보수 및 업그레이드는 실행 사이에 이루어진다. 2015년 9월 12일부터 2016년 1월 19일까지 실행 된 첫 번째 실행인 O1은 처음 세 번의 탐지를 수행했으며 모두 블랙홀 병합이었다. 두 번째 실행인 O2는 2016년 11월 30일부터 2017년 8월 25일까지 8회, 7개의 블랙홀 병합 및 최초의 중성자별 병합을 탐지했다.[16] 세 번째 실행인 O3는 2019년 4월 1일에 시작되었으며 2019년 4월 1일부터 9월 30일까지 O3a, 2019년 11월 1일까지 O3b로 나누어졌다.[17] 코로나19로 인해 2020년 3월 27일에 중단될 때까지,[18] O3 실행에서 중성자별과 블랙홀의 병합을 처음으로 탐지했다.[15]
중력파 관측소인 LIGO, 이탈리아의 VIRGO, 일본의 KAGRA는 코로나로 인한 중단 이후에도 관측을 계속하기 위해 협력하고 있으며, 라이고의 O4 관측은 2023년 5월 24일에 시작되었다.[19][20] LIGO는 쌍성 중성자별 병합의 감도 목표를 160-190Mpc로 예상한다(민감도: VIRGO 80-115Mpc, KAGRA 1Mpc 이상).[21]