L’orbita della luna proposta come rivelatore di onde gravitazionali

T* è la temperatura alla quale si verifica la FOPT, α è la densità di energia rilasciata dalla FOPT in unità della densità di radiazione a l’epoca di transizione, β/H* è la durata inversa della transizione in unità del tasso di Hubble all’epoca di transizione e vw< /i> è la velocità della parete della bolla. Credito: Lettere di revisione fisica (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.101103″ width=”500″ height=”530″/>

Previsione regioni di esclusione dello spazio dei parametri FOPT per varie ricerche SGWB con sensibilità 2038. qui, T* è la temperatura alla quale si verifica la FOPT, α è la densità di energia rilasciata dalla FOPT in unità della densità di radiazione all’epoca di transizione, β/H* è la durata inversa della transizione in unità del tasso di Hubble all’epoca di transizione, e vw è la velocità della parete della bolla. Crediti: Lettere di revisione fisica (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.101103

I ricercatori dell’UAB, dell’IFAE e dell’University College di Londra propongono di utilizzare le variazioni di distanza tra la Terra e la luna, che possono essere misurate con una precisione inferiore a un centimetro, come un nuovo rivelatore di onde gravitazionali all’interno di una gamma di frequenze che gli attuali dispositivi non possono rilevare. La ricerca, che potrebbe aprire la strada al rilevamento di segnali dall’universo primordiale, è stata pubblicata di recente in Lettere di revisione fisica.

Le onde gravitazionali, previste da Albert Einstein all’inizio del 20° secolo e rilevate per la prima volta nel 2015, sono i nuovi messaggeri dei processi più violenti in atto nell’universo. I rilevatori di onde gravitazionali scansionano diverse gamme di frequenza, in modo simile allo spostamento di un quadrante quando ci si sintonizza su una stazione radio. Tuttavia, ci sono frequenze impossibili da coprire con i dispositivi attuali e che possono ospitare segnali fondamentali per la comprensione del cosmo. Un esempio particolare può essere visto nelle onde microhertz, che potrebbero essere state prodotte all’alba del nostro universo e sono praticamente invisibili anche alla tecnologia più avanzata oggi disponibile.

In un articolo recentemente pubblicato sulla rivista lettere di revisione fisica, i ricercatori Diego Blas del Dipartimento di Fisica dell’Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) e dell’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), e Alexander Jenkins dell’University College London (UCL), sottolineano che un rilevatore di onde gravitazionali naturali esiste nel nostro ambiente immediato: il sistema Terra-Luna. Le onde gravitazionali che colpiscono costantemente questo sistema generano minuscole deviazioni nell’orbita lunare. Sebbene queste deviazioni siano minime, Blas e Jenkins intendono sfruttare il fatto che l’esatta posizione della luna è nota con un errore al massimo di un centimetro, grazie all’uso di laser inviati da diversi osservatori che vengono continuamente riflessi su specchi lasciati la superficie della luna dalla missione spaziale Apollo e altri. Questa incredibile precisione, con un errore massimo di un miliardesimo di parte, è ciò che può consentire di rilevare un piccolo disturbo causato dalle antiche onde gravitazionali. L’orbita della luna dura circa 28 giorni, il che si traduce in una sensibilità particolarmente rilevante quando si tratta di microhertz, la gamma di frequenze a cui i ricercatori sono interessati.

Allo stesso modo, propongono anche di utilizzare le informazioni che altri sistemi binari nell’universo potrebbero fornire come rivelatori di onde gravitazionali. È il caso dei sistemi binari di pulsar distribuiti nella galassia, sistemi in cui il fascio di radiazione della pulsar permette di ottenere l’orbita di queste stelle con incredibile precisione (con una precisione di un milionesimo). Dato che queste orbite durano circa 20 giorni, il passaggio delle onde gravitazionali nella gamma di frequenza dei microhertz le colpisce in modo particolare. Blas e Jenkins hanno concluso che questi sistemi potrebbero anche essere potenziali rivelatori di questi tipi di onde gravitazionali.

Con questi “rivelatori naturali” nella gamma di frequenze dei microhertz, Blas e Jenkins sono stati in grado di proporre una nuova forma di studio delle onde gravitazionali emesse dall’universo lontano. Nello specifico, quelle prodotte dalla possibile presenza di transizioni in fasi altamente energetiche dell’universo primordiale, comunemente osservate in molti modelli.

“La cosa forse più interessante è che questo metodo integra le future missioni ESA/NASA, come LISA, e gli osservatori che partecipano al progetto Square Kilometer Array (SKA), per raggiungere una copertura quasi totale delle onde gravitazionali del nanohertz (SKA) alle gamme di frequenza dei centihertz (LIGO/VIRGO). Questa copertura è fondamentale per ottenere un’immagine precisa dell’evoluzione dell’universo, nonché della sua composizione”, spiega Diego Blas. “Coprire la gamma di frequenze dei microhertz è una sfida, che ora potrebbe essere fattibile senza la necessità di costruire nuovi rivelatori e solo osservando le orbite di sistemi che già conosciamo. Questa connessione tra aspetti fondamentali dell’universo e oggetti più banali è particolarmente affascinante e può alla fine portare al rilevamento dei primi segnali che abbiamo mai visto, e quindi cambiare ciò che sappiamo del cosmo”, conclude.


Scoprire i segreti delle onde gravitazionali a bassissima frequenza


Maggiori informazioni:
Diego Blas et al, Colmare il divario di μHz nel paesaggio delle onde gravitazionali con risonanze binarie, Lettere di revisione fisica (2022). DOI: 10.1103/PhysRevLett.128.101103

Fornito dall’Università Autonoma di Barcellona

Citazione: L’orbita lunare proposta come rivelatore di onde gravitazionali (2022, 17 marzo) recuperata il 18 marzo 2022 da https://phys.org/news/2022-03-moon-orbit-gravitational-detector.html

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