یک آشکارساز امواج گرانشی آینده در فضا می تواند اسرار کیهان را فاش کند

یک مطالعه جدید نشان داده است که در آینده، تشخیص امواج گرانشی از فضا امکان شناسایی میدان‌های بنیادی جدید را فراهم می‌کند و به طور بالقوه نور جدیدی را بر جنبه‌های مبهم کیهان می‌تاباند.

پروفسور توماس سوتیریو از مرکز گرانش در دانشگاه ناتینگهام و آندریا مازلی، محقق در GSSI و INFN، به همراه محققان SISSA و La Sapienza رم، دقت بی‌سابقه‌ای را در مشاهدات امواج گرانشی با فضای تداخل‌سنج لیزری نشان داده‌اند. آنتن (LISA) قادر به یافتن زمینه های اساسی جدید خواهد بود.

در این مطالعه جدید، دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که LISA، آشکارساز امواج گرانشی مبتنی بر فضا (GW) که انتظار می‌رود توسط آژانس فضایی اروپا (ESA) در سال 2037 پرتاب شود، فرصت‌های جدیدی را برای کاوش در جهان باز خواهد کرد.

پروفسور توماس سوتیریو، مدیر مرکز گرانش ناتینگهام، توضیح می‌دهد: «میدان‌های بنیادی جدید، و به‌ویژه اسکالرها، در سناریوهای مختلف پیشنهاد شده‌اند: به عنوان توضیحی برای ماده تاریک، به‌عنوان علت انبساط سریع جهان، یا تظاهرات کم انرژی از یک توصیف سازگار و کامل از گرانش و ذرات بنیادی. ما اکنون نشان داده‌ایم که LISA قابلیت‌های شناسایی بی‌سابقه‌ای را برای میدان‌های اسکالر ارائه می‌کند و این فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای آزمایش این سناریوها باز می‌کند.

همچنین جالب:

• کاتالوگ کامل امواج گرانشی منتشر شده است
• ستاره شناسان با استفاده از عدسی گرانشی یک کهکشان دوردست را کشف کرده اند

مشاهدات اجرام اخترفیزیکی با میدان گرانشی ضعیف و انحنای اندک فضا-زمان هنوز هیچ مدرکی دال بر چنین میدان هایی ارائه نکرده است. با این حال، دلیلی وجود دارد که انتظار داشته باشیم انحراف از نسبیت عام یا تعامل بین گرانش و میدان های جدید در اعوجاج های بزرگ بیشتر قابل توجه باشد. به همین دلیل، تشخیص امواج گرانشی که دریچه جدیدی را به رژیم میدان گرانشی قوی باز می کند، فرصتی بی نظیر برای شناسایی این میدان ها است.

محققان رویکرد جدیدی برای مدل‌سازی سیگنال ایجاد کردند و برای اولین بار ارزیابی دقیقی از توانایی LISA برای تشخیص وجود میدان‌های اسکالر مرتبط با برهمکنش‌های گرانشی انجام دادند. قابل توجه است که این رویکرد به تئوری بستگی دارد، زیرا نه به منشا خود بار و نه به ماهیت جسم کوچک بستگی دارد. تجزیه و تحلیل همچنین نشان می دهد که چنین اندازه گیری را می توان با محدودیت های قوی در پارامترهای نظری که انحرافات را از نظریه نسبیت عام یا مدل استاندارد نشان می دهد، مقایسه کرد.

LISA به تشخیص امواج گرانشی با استفاده از منابع اخترفیزیکی اختصاص داده خواهد شد و در صورت فلکی از سه ماهواره که در فاصله میلیون‌ها کیلومتری از یکدیگر به دور خورشید می‌چرخند، کار خواهد کرد. LISA امواج گرانشی ساطع شده با فرکانس پایین را در یک باند غیرقابل دسترس برای تداخل سنج های زمینی به دلیل نویز محیطی مشاهده خواهد کرد. طیف قابل مشاهده برای LISA امکان مطالعه خانواده های جدیدی از منابع اخترفیزیکی متفاوت از منابع مشاهده شده توسط Virgo و LIGO را فراهم می کند و دریچه جدیدی را به سوی تکامل اجرام فشرده در محیط های مختلف جهان ما باز می کند.

همچنین بخوانید:

• مفهوم لیزری که یک فضاپیما را در 45 روز به مریخ می‌رساند ایجاد شده است
• خورشید ممکن است منبعی ناشناخته از آب زمین باشد