¿Detector de ondas gravitacionales en el espacio para resolver los misterios del universo?
El profesor Thomas Sotirio del Center for Gravity de la Universidad de Nottingham y Andrea Massili, investigador del GSSI y asociado del INFN, junto con investigadores del SISSA y La Sapienza en Roma, han demostrado la precisión sin precedentes con la que se han observado las fuerzas gravitatorias de las ondas desde el antena espacial del Interferómetro Láser (LISA) Podrá descubrir nuevos dominios centrales. La investigación fue publicada en la revista Nature Astronomy.
En este nuevo estudio, los investigadores proponen que LISA, un detector espacial de ondas gravitacionales (GW) que será lanzado por la Agencia Espacial Europea en 2037, abrirá nuevas posibilidades para explorar el universo.
El profesor Thomas Sotero, director del Centro de Gravedad de Nottingham, explica: «Se han propuesto nuevos campos centrales, en particular escaleras, en una variedad de escenarios: como explicaciones de la materia oscura, como causa de la aceleración de la expansión del universo, o como manifestaciones de baja energía de una descripción coherente y completa de la gravedad y las partículas elementales. Ahora hemos demostrado que LISA ofrecerá capacidades sin precedentes en la detección de campos escalares, lo que ofrece oportunidades interesantes para probar estos escenarios.
Las observaciones de objetos astrofísicos con campos gravitatorios débiles y una pequeña curvatura del espacio-tiempo no han proporcionado evidencia de tales campos. Sin embargo, hay razones para esperar que las desviaciones de la relatividad general, o las interacciones entre la gravedad y los nuevos campos, sean más pronunciadas en curvas grandes. Por esta razón, el descubrimiento de GW, que ha abierto una nueva ventana al sistema gravitatorio de campo fuerte, presenta una oportunidad única para descubrir estos campos.
Entre las fuentes objetivo se encuentran las inspiraciones de relación de masa máxima (EMRI), en las que un cuerpo estelar comprimido, un agujero negro o una estrella de neutrones es succionado por un agujero negro con una masa millones de veces la masa del Sol. de LISA y proporciona un dorado arena para sondear el sistema gravitacional de campo fuerte. El objeto más pequeño hace decenas de miles de revoluciones orbitales antes de hundirse en el agujero negro supermasivo y esto da como resultado señales largas que pueden permitirnos detectar incluso las desviaciones más pequeñas de las predicciones de la teoría de Einstein y del modelo estándar de física de partículas.
Los investigadores desarrollaron un nuevo enfoque para el modelado de señales y, por primera vez, estimaron rigurosamente la capacidad de LISA para detectar la presencia de campos escalares asociados con la interacción gravitacional y para medir la cantidad de campo escalar transportado por un objeto pequeño. . Sorprendentemente, este enfoque es teóricamente agnóstico, ya que no depende del origen de la carga en sí ni de la naturaleza del objeto pequeño. El análisis también muestra que esta medida se puede establecer en límites fuertes para los parámetros teóricos que definen las desviaciones de la relatividad general o el modelo estándar.
LISA se dedicará a detectar ondas gravitacionales de fuentes astrofísicas y operará en una constelación de tres satélites, orbitando alrededor del Sol a millones de kilómetros de distancia. LISA detectará ondas gravitacionales emitidas a baja frecuencia, en un rango no accesible a los interferómetros terrestres debido al ruido ambiental. El espectro visible de LISA permitirá estudiar nuevas familias de fuentes astrofísicas, distintas de las observadas por Virgo y LIGO, como los EMRI, abriendo una nueva ventana sobre la evolución de objetos compactos en una amplia variedad de entornos de nuestro mundo. .
