Luz infravermelha imobiliza espelhos do LIGO em laboratório

Dois espelhos de 40 quilogramas estão separados por quatro quilómetros e, antes de um detetor de ondas gravitacionais poder captar o universo, têm de ser imobilizados e mantidos exatamente nas posições certas por luz laser. O Dr. Jian Liu, da Universidade da Austrália Ocidental, e os seus coautores testaram um novo método para esta tarefa, que continua a funcionar quando os espelhos estão revestidos com o material de que a próxima atualização do LIGO precisa.

O LIGO deteta as ondulações do espaço-tempo criadas por buracos negros em colisão, medindo variações de distância 1 000 vezes inferiores à largura de um protão. A próxima atualização vai usar novos revestimentos cristalinos nos espelhos para melhorar a sensibilidade. O problema é que estes revestimentos absorvem a luz laser verde de que depende o sistema de bloqueio atual. Sem um método de bloqueio que evite essa luz, os revestimentos não podem ser usados como estava previsto.

A resposta da equipa é luz infravermelha de 1 596 nanómetros, uma cor que os novos revestimentos não absorvem. Cristais especiais convertem esta luz de bloqueio, bem como o laser principal de 1 064 nanómetros do detetor, em luz verde. Esse sinal verde comum permite transferir o controlo de forma suave do laser de bloqueio para o laser principal. Na demonstração da equipa, a transição demorou cerca de 60 segundos, algo que Liu descreveu como muito mais rápido do que o sistema atual, e foi bem-sucedida de novo ao longo de vários dias de ensaios repetidos.

A equipa estima também que o erro de medição entre os dois lasers seja de cerca de um décimo da largura de um átomo, mesmo quando medido ao longo de um braço do LIGO com quatro quilómetros. Os autores apresentam este valor como uma estimativa a partir dos seus resultados, e não como uma medição feita num braço de comprimento total. Além disso, os testes foram realizados como demonstração no estudo, e não num detetor em funcionamento.

Para as equipas que trabalham nos detetores, o resultado significa que os novos revestimentos dos espelhos não têm de esperar por um método de bloqueio adequado. Para os astrónomos, significa um caminho para um detetor mais sensível, capaz de captar buracos negros e estrelas de neutrões distantes em colisão. O estudo não indica uma data para a adoção deste método num LIGO atualizado, nem explica como seria integrado no equipamento existente do instrumento.