Recentemente, houve uma enxurrada de interesse pelas ondas gravitacionais. Após a primeira detecção oficial no LIGO / Virgo em 2015, os dados vêm mostrando como esses fenômenos outrora teóricos são comuns. Normalmente são causados ​​por eventos violentos inimaginavelmente, como a fusão de um par de buracos negros. Esses eventos também tendem a emitir outro tipo de fenômeno - luz. Até aqui, tem sido difícil observar qualquer elemento óptico associado a esses eventos de emissão de ondas gravitacionais. Mas uma equipe de pesquisadores espera mudar isso com a implementação completa do telescópio Gravitation-wave Optical Transient Observer (GOTO).

O projeto GOTO é projetado especificamente para localizar e monitorar as partes do céu que outros instrumentos, como LIGO, detectar ondas gravitacionais de. Sua encarnação original, conhecido como o protótipo GOTO-4, foi colocado online em 2017. Localizado em La Palma, nas Ilhas Canárias, este protótipo consistia em quatro "telescópios unitários" (UTs) alojados em uma cúpula tipo concha de 18 pés. Em 2020, este protótipo foi atualizado para 8 UTs, permitindo uma visão muito mais ampla do céu.

O amplo campo de visão é necessário para o seu trabalho de detecção de fenômenos ópticos baseados em ondas gravitacionais, já que a direcionalidade das ondas gravitacionais é notoriamente difícil de definir. Quanto mais amplo for o campo de visão de um telescópio, mais provavelmente será capaz de detectar um evento que aconteça.

Como tal, os operadores da GOTO iniciaram um plano de atualização em 2020. Essas atualizações incluíram 8 UT adicionais em uma cúpula separada no mesmo observatório, que deve ser adicionado no início de 2021. Mais ambiciosamente, a equipe planeja recriar a matriz de duas unidades em La Palma no Siding Spring Observatory em New South Wales, Austrália. Com esses telescópios em lados opostos do mundo, GOTO irá "permitir observações próximas de 24 horas, garantindo que GOTO seja capaz de reagir aos alertas sempre que eles ocorrerem, "de acordo com um artigo recente.

Esses alertas são uma parte extremamente importante do planejamento de observação da GOTO. Eles vêm da Rede de Coordenação de Raios Gama da NASA (GCN), um sistema de alerta que monitora não apenas as ondas gravitacionais, mas também outros fenômenos que poderiam produzir dados ópticos interessantes, como kilonovas ou rajadas de raios gama.

GOTO monitora esta rede através de seu pacote de software, que também é um componente chave para a operação geral do sistema. O GOTO Telescope Control System (G-TeCS) é um script Python personalizado que monitora sinais de interesse, calcula qual sinal é a prioridade mais alta, e então move fisicamente os telescópios para uma posição de observação. Também é capaz de fazer tudo isso em menos de 30 segundos, permitindo um retorno extremamente rápido para observar esses fenômenos transitórios de interesse.

Assim que os telescópios estiverem posicionados, O G-TeCS também é capaz de coletar e analisar imagens. Ele compara todas as imagens que captura com uma imagem de calibração, e usa um tipo de inteligência artificial conhecido como rede neural convolucional para atribuir uma pontuação à probabilidade de que detectou um sinal de interesse. Tal como acontece com muitas pesquisas assistidas por IA, os humanos são a última parte da cadeia de análise. Os pesquisadores usam uma ferramenta chamada GOTO Marshall para validar individualmente alvos de alto interesse, e também pode agendar observações de acompanhamento com outros telescópios na área.

Todo esse sistema de software é controlado remotamente na Universidade de Warwick, quem lidera o projeto GOTO, que inclui nove outras instituições do Reino Unido, Austrália, Tailândia, Espanha, e Finlândia. À medida que continuam implementando as melhorias planejadas, e os dados continuam chegando, começaremos a ser capazes de visualizar os eventos catastróficos associados a alguns dos fenômenos mais violentos do universo.