Интерферометар Вирго (енгл. Virgo interferometer) је научни инструмент великих размера смештен у близини Пизе у Италији, намење детектовању гравитационих таласа. Детектор је Мајкелсонов интерферометар, који може да детектује сићушне варијације у дужини своја два крака од 3 km, изазване проласком гравитационих таласа. Потребна прецизност се постиже употребом многих система за изолацију од спољашњег света, укључујући држање огледала и инструментације у ултрависоком вакууму и њихово вешање помоћу сложених система клатна.
Између периодичних посматрања, детектор се надограђује како би се повећала његова осетљивост. Посматрачки циклуси се изводе у сарадњи са другим сличним детекторима, укључујући две Ласерске интерферометарске опсерваторије за гравитационе таласе (LIGO) у Сједињеним Државама и јапански детектор гравитационих таласа Камиока (KAGRA), јер је сарадња између неколико детектора кључна за детектовање гравитационих таласа и прецизно одређивање њиховог порекла.
Вирго је замишљен и изграђен када су гравитациони таласи били само предвиђање опште теорије релативности. Пројекат, назван по јату галаксија Девица (енгл. Virgo Cluster), одобрен је 1992. године, а изградња је завршена 2003. Након неколико година без детекције, Вирго је угашен 2011. ради надоградње „Напредни Вирго” (енгл. Advanced Virgo). Године 2015, два LIGO детектора извршила су прво посматрање гравитационих таласа, док је Вирго још био у фази надоградње. Вирго је наставио са посматрањима почетком августа 2017. године, направивши своју прву детекцију 14. августа (заједно са LIGO детекторима); ово је брзо праћено детекцијом гравитационог таласа GW170817, јединог који је такође посматран класичним методама (оптичким, гама, рендгенским и радио телескопима)
Вирго угошћује Европска гравитациона опсерваторија (ЕГО), конзорцијум који су основали француски Национални центар за научна истраживања (CNRS) и италијански Национални институт за нуклеарну физику (INFN). Шира Вирго колаборација, која окупља 940 чланова у 20 земаља, управља детектором и дефинише стратегију и политику за његово коришћење и надоградње. LIGO и Вирго колаборације деле своје податке од 2007. године, а са KAGRA-ом од 2019. године, формирајући сарадњу LIGO-Вирго-KAGRA (LVK).мини|
Организација Интерферометром Вирго управља конзорцијум Европска гравитациона опсерваторија (ЕГО), који су у децембру 2000. године основали Национални центар за научна истраживања (CNRS) и Национални институт за нуклеарну физику (INFN). Nikhef, холандски Институт за нуклеарну физику и физику високих енергија, касније се придружио као посматрач и на крају постао пуноправни члан 2021. године. Институције из Пољске, Шпаније и Белгије придружиле су се ЕГО-у као посматрачи 2023. године, док су белгијски FWO и FNRS постали пуноправни чланови 2025. године. ЕГО је одговоран за локалитет Вирго и обезбеђује пуштање у рад, одржавање, рад и надоградњу детектора. Метонимијом, сам локалитет се понекад назива ЕГО, јер је седиште конзорцијума тамо. Један од циљева ЕГО-а је промовисање истраживања гравитације у Европи. Између 2018. и 2024. године, буџет ЕГО-а варирао је између 9 и 11,5 милиона евра годишње, запошљавајући око 60 људи.
Вирго колаборација се састоји од свих истраживача који раде на различитим аспектима детектора. Око 940 чланова, који представљају 165 институција у 20 земаља, били су део Колаборације Ово укључује институције у Француској, Италији, Холандији, Пољској, Шпанији, Белгији, Немачкој, Мађарској, Португалу, Грчкој, Чешкој, Данској, Ирској, Монаку, Швајцарској, Бразилу, Буркини Фасо, Кини, Израелу, Јапану и Јужној Кореји.
Вирго колаборација је део шире сарадње LIGO-Вирго-KAGRA (LVK), која окупља научнике из других великих експеримената са гравитационим таласима ради заједничке анализе података; ово је кључно за детекцију гравитационих таласа. LVK је започео 2007. године као сарадња LIGO-Вирго, и проширена је када се KAGRA придружила 2019. године.
Научни случај мини|alt=Слика у боји|Рачунарска симулација гравитационих таласа емитованих орбиталним распадањем и спајањем две црне рупе мини|alt=Визуелни приказ сигнала који расте у фреквенцији|Типичан „цвркут” сигнала гравитационог таласа из догађаја GW170817. Оса x представља време, а оса y фреквенцију. Повећање фреквенције током времена типично је за гравитационе таласе из бинарних компактних објеката, а његов облик је првенствено одређен масом објеката.
Вирго је дизајниран да тражи гравитационе таласе које емитују астрофизички извори широм универзума, а који се могу класификовати у три типа: Пролазни извори, који су објекти детектибилни само током кратког периода. Главни извори у овој категорији су спајања компактних бинарних објеката (CBC) од бинарних црних рупа (или неутронских звезда) које се спајају, емитујући брзо растући сигнал који постаје детектибилан тек у последњим секундама пре спајања. Други могући извори краткотрајних гравитационих таласа су супернове, нестабилности у компактним астрофизичким објектима или егзотични извори као што су космичке струне. Континуирани извори, који емитују сигнал који се може посматрати током дугог временског периода. Главни кандидати су брзо ротирајуће неутронске звезде (пулсари), који могу емитовати гравитационе таласе ако нису савршено сферни (нпр. ако постоје мале „планине” на површини). Стохастичке позадине, врста генерално континуираног сигнала дифузног широм великих региона неба, а не из једног извора. Могао би се састојати од великог броја неразлучивих извора из горе наведених категорија, или потицати из раних тренутака универзума.
Детекција гравитационих таласа из ових извора је нови начин њиховог посматрања (често са другачијим информацијама од класичних метода као што су телескопи) и испитивања фундаменталних особина гравитације као што је поларизација гравитационих таласа, могуће гравитационо сочивање, или утврђивање да ли су посматрани сигнали правилно описани општом теоријом релативности. Такође пружа начин за мерење Хаблове константе.
Историја Пројекат Вирго одобрио је 1992. године француски CNRS, а наредне године и италијански INFN. Изградња детектора почела је 1996. године у Санто Стефано а Мачерата у општини Кашина, у близини Пизе у Италији, а завршена је 2003. Након неколико посматрачких циклуса у којима нису детектовани гравитациони таласи, интерферометар је угашен 2011. године ради надоградње у оквиру пројекта „Напредни Вирго”. Поново је почео са посматрањима 2017. године и убрзо након тога направио своје прве две детекције, заједно са LIGO детекторима.
Замисао Иако је концепт гравитационих таласа представио Алберт Ајнштајн 1916. године, озбиљни пројекти за њихово детектовање започели су тек крајем 1960-их. Први су били Веберове шипке, које је изумео Џозеф Вебер; иако су теоретски могле да детектују гравитационе таласе, ниједан експеримент није успео. Међутим, они су подстакли стварање истраживачких група посвећених гравитационим таласима.
Идеја о великом интерферометријском детектору почела је да добија на веродостојности током раних 1980-их, а пројекат Вирго су конципирали италијански истраживач Адалберто Ђацото и француски истраживач Ален Брије 1985. године након сусрета у Риму. Кључна идеја која је издвојила Вирго од других пројеката била је циљање ниских фреквенција (око 10 Hz); већина пројеката се фокусирала на више фреквенције (око 500 Hz). Многи су тада веровали да посматрања на ниским фреквенцијама нису могућа; само су Француска и Италија започеле рад на пројекту, који је први пут предложен 1987. године. Име Вирго настало је убрзо након тога, у вези са јатом галаксија Девица; оно симболизује циљ пројекта да детектује гравитационе таласе који потичу изван наше галаксије. Након одобрења од стране CNRS-а и INFN-а, изградња интерферометра почела је 1996. године са циљем да посматрања почну до 2000. године.
Први циљ Вирга био је да директно посматра гравитационе таласе, чије је постојање већ индиректно доказано троцедецијским проучавањем бинарног пулсара 1913+16: уочено смањење орбиталног периода овог бинарног пулсара било је у складу са хипотезом да систем губи енергију емитовањем гравитационих таласа.
Почетни детектор Вирго
Вирго детектор је први пут изграђен, пуштен у рад и коришћен током 2000-их, и достигао је своју очекивану осетљивост. Ово је потврдило избор дизајна и показало да су џиновски интерферометри обећавајући уређаји за детектовање гравитационих таласа у широком фреквентном опсегу. Ова фаза се понекад назива „почетни Вирго” или „оригинални Вирго”.
Изградња почетног Вирго детектора завршена је у јуну 2003. године, а уследило је неколико периода прикупљања података („научни циклуси”) између 2007. и 2011. године, након 4 године пуштања у рад. Неки од циклуса су изведени са два LIGO детектора (који се налазе у Ханфорд Сајту, Вашингтон и у Ливингстону, Луизијана). Дошло је до гашења од неколико месеци 2010. године ради надоградње Вирго система вешања, а оригиналне челичне жице за вешање замењене су стакленим влакнима како би се смањио топлотни шум. Чак и након неколико месеци прикупљања података са надограђеним системом вешања, гравитациони таласи нису примећени, па је детектор угашен у септембру 2011. ради инсталације „Напредног Вирга”.
Напредни Вирго детектор мини|upright=1.4|alt=Шест графикона и три графике|Прва директна детекција гравитационог таласа од стране Вирга 14. августа 2017. (GW170814)
Детектор „Напредни Вирго” (енгл. Advanced Virgo) имао је за циљ да повећа осетљивост (и удаљеност са које се сигнал може детектовати) за фактор 10, омогућавајући му да истражује запремину универзума 1.000 пута већу и чинећи детекцију гравитационих таласа вероватнијом. Он је имао користи од искуства стеченог са почетним детектором и технолошких напредака.
Напредни Вирго задржао је исту вакуумску инфраструктуру као почетни Вирго, али је остатак интерферометра надограђен. Четири додатне криозамке додате су на оба краја сваког крака како би заробиле преостале честице које долазе са торњева огледала. Нова огледала су била већа, са пречником од 35 cm и тежином од 40 kg, а њихове оптичке перформансе су побољшане. Оптички елементи коришћени за контролу интерферометра били су под вакуумом на висећим носачима. Систем адаптивне оптике инсталиран је да исправи аберације огледала ин ситу. У првобитном плану, очекивало се да снага ласера достигне 200 W у коначној конфигурацији.
Напредни Вирго је започео процес пуштања у рад 2016. године, придруживши се двама LIGO детекторима (који су прошли кроз сличне надоградње са „Напредним LIGO-ом” и извршили своју прву детекцију 2015. године) 1. августа 2017. Посматрачки „циклуси” за еру напредног детектора планирани су од стране LVK колаборације са циљем да се максимизира време посматрања са неколико детектора, и означени су од О1 до О5; Вирго је почео да учествује у њима пред крај циклуса О2. LIGO и Вирго су детектовали сигнал GW170814 14. августа 2017. године, што је објављено 27. септембра исте године. То је било прво спајање бинарних црних рупа које су детектовали и LIGO и Вирго, и прво за Вирго.
GW170817 су детектовали LIGO и Вирго 17. августа 2017. Сигнал, произведен у последњим минутима две неутронске звезде које су спирално прилазиле једна другој и спојиле се, био је прво посматрано спајање бинарних неутронских звезда и прво посматрање гравитационих таласа потврђено негравитационим средствима. Резултујући бљесак гама зрачења је такође детектован, а оптички телескопи су касније открили килонову која одговара спајању.
Након даљих надоградњи, Вирго је започео свој трећи посматрачки циклус (О3) у априлу 2019. Планиран да траје годину дана, циклус је прерано завршен 27. марта 2020. због пандемије ковида 19.