Новый наземный детектор открывает доступ к «средней полосе» гравитационных волн

Исследователи совершили прорыв в астрофизике, разработав методику, которая закрывает важнейший пробел в наблюдении гравитационных волн. Новая технология позволяет детектировать волны в ранее недоступном миллигерцовом диапазоне, так называемой «средней полосе». Этот диапазон долгое время оставался «слепым пятном», поскольку находится между высокочастотными сигналами, которые ловят наземные обсерватории вроде LIGO, и низкочастотными, изучаемыми с помощью пульсарных тайминговых массивов. Статья с описанием метода готовится к публикации в журнале Classical and Quantum Gravity.

Технология с лабораторного стола

Ученые из Бирмингемского университета и Университета Сассекса создали детектор, основанный на комбинации технологий атомных часов и оптических резонаторов. Ключевой элемент — оптический резонатор, который изначально использовался для создания сверхточных атомных часов. Принцип работы заключается в измерении крошечных фазовых сдвигов лазерного луча, возникающих при прохождении через него гравитационной волны. В отличие от гигантских интерферометров, такие устройства компактны, помещаются на лабораторном столе и гораздо менее чувствительны к сейсмическим и другим наземным шумам, которые мешают традиционным детекторам.

«Использование технологии, отточенной в создании оптических атомных часов, позволяет нам расширить охват детектирования в совершенно новый частотный диапазон с помощью приборов настольного масштаба», — пояснила соавтор исследования, доктор Вера Гуаррера из Бирмингемского университета.

Что можно обнаружить в новой полосе?

Работа открывает путь к изучению целого ряда космических явлений, которые невозможно было наблюдать с Земли. В миллигерцовом диапазоне находятся сигналы от слияний сверхмассивных черных дыр в центрах галактик, от компактных двойных систем, состоящих из белых карликов, и даже возможные стохастические фоновые «шумы» от самой ранней Вселенной. Новый метод не только детектирует сам факт прохождения волны, но и способен определять ее поляризацию и направление на источник, что критически важно для астрофизических исследований.

«Это открывает захватывающую возможность создания глобальной сети подобных детекторов и поиска сигналов, которые в противном случае оставались бы скрытыми как минимум еще десятилетие», — добавила доктор Гуаррера.

Обратите внимание: Японские ученые осваивают технологии создания детей из клеток кожи.

Стратегическое преимущество: данные уже сейчас

Главное достоинство разработки — ее практическая реализуемость в ближайшее время с использованием уже существующих технологий. Это создает уникальную ситуацию выбора для научного сообщества. С одной стороны, будущая космическая миссия LISA, запланированная на следующее десятилетие, обещает гораздо более высокую чувствительность в том же миллигерцовом диапазоне. С другой — новая наземная методика позволяет начать сбор данных и проверку астрофизических моделей прямо сейчас.

«Этот метод предоставляет инструменты для начала изучения этих сигналов с Земли, прокладывая путь для будущих космических миссий», — отметил соавтор работы, профессор Ксавье Кальме из Университета Сассекса.

Таким образом, инновация служит важным фундаментом и испытательным полигоном для исследований «средней полосы», позволяя ученым не терять время в ожидании запуска более сложных и дорогих космических аппаратов.

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Ученые ликвидировали масштабный пробел в исследованиях гравитационных волн, разработав новую методику их обнаружения, которая расширяет пределы точности существующих инструментов.