Encuentra la señal de gravedad faltante

(Noticias de NanwerkCada año, cientos de miles de pares de agujeros negros se fusionan en una danza cósmica que envía ondas gravitacionales en todas direcciones. Desde 2015, los grandes interferómetros terrestres LIGO, Virgo y KAGRA han permitido detectar estas señales, aunque solo se han observado alrededor de un centenar de eventos de este tipo, que es una parte muy pequeña del total. La mayoría de las ondas permanecen «indistinguibles», superpuestas y agrupadas, creando una señal de fondo plana y difusa que los científicos llaman «fondo de onda gravitacional estamónica» (SGWB).

Nueva investigación de SISSA, publicada en Diario astrofísico («Búsqueda de fondos de ondas gravitacionales aleatorias anisotrópicas con combinaciones de interferómetros espaciales»), propone utilizar una constelación de tres o cuatro interferómetros espaciales para mapear el fondo plano, casi perfectamente homogéneo, en busca de ondas. Estas pequeñas fluctuaciones, conocidas por los científicos como anisotropía, contienen la información necesaria para comprender la distribución de las fuentes de ondas gravitacionales en la escala cósmica más grande. LISA – Antena Espacial para Interferómetro Láser. (Foto: Simon Park – Universidad de Florida)

Los investigadores están convencidos de que los detectores de próxima generación, como el telescopio Einstein y la antena espacial del interferómetro láser (LISA), harán posible la medición directa del fondo de ondas gravitacionales en un futuro previsible. «Sin embargo, medir estas fluctuaciones de fondo, conocidas como anisotropía, seguiría siendo muy difícil, ya que cuantificarlas requeriría un nivel muy alto de resolución angular que los instrumentos de escaneo actuales y de próxima generación no poseen», explica Julia Kabore, estudiante de doctorado en SISSA. y primer autor del estudio.

Kabore, supervisado por Carlo Paquigaluppi y Andrea Lappi, sugirió que este problema podría ser superado por una «constelación» de tres o cuatro interferómetros espaciales en una órbita solar y cubriendo una distancia cercana a la de la Tierra y el Sol. Con una separación cada vez mayor, los interferómetros logran una mejor resolución angular, lo que mejora su capacidad para distinguir las fuentes de ondas gravitacionales.

«Una serie de interferómetros espaciales que orbitan alrededor del sol pueden permitirnos ver fluctuaciones sutiles en la señal de fondo gravitacional, permitiéndonos extraer información valiosa sobre la distribución de agujeros negros, estrellas de neutrones y todas las demás fuentes de ondas gravitacionales en el universo». capore

Después de la prueba exitosa de la misión espacial del proyecto LISA, actualmente hay dos propuestas para crear conjuntos de interferómetros espaciales: uno europeo, el Observatorio del Big Bang (BBO), el otro japonés, el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro Desse-Hertz ( DISIGO). Esto representa uno de los primeros trabajos para proporcionar predicciones específicas de la magnitud del fondo estocástico de las ondas gravitacionales de una constelación de instrumentos que orbitan alrededor del sol.

Junto con más proyectos similares, cuyos detalles se publicarán a su debido tiempo, serán esenciales para desarrollar el diseño óptimo para futuras herramientas de monitoreo que esperamos se construyan y pongan en servicio en las próximas décadas”.

En la era de la astronomía multimodal, que comenzó con interferómetros terrestres como LIGO y Virgo, el fondo de ondas gravitacionales podría allanar el camino para una nueva comprensión del universo a gran escala, como ya ha ocurrido con el fondo cósmico de microondas. .