El cielo nocturno baila con auroras sobre el Laboratorio del Sector Oscuro en la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur en el Polo Sur geográfico. En el extremo derecho dentro del escudo de tierra plateado, es BICEP3, que ha estado observando desde 2016. La colaboración BICEP / Keck opera una serie de telescopios de pequeña apertura, incluido BICEP3, que están dirigidos a la búsqueda de firmas de ondas gravitacionales inflacionarias. Crédito:Robert Schwarz
Ante la trágica pérdida del observatorio de Arecibo en Puerto Rico y el costo a menudo prohibitivo de las misiones satelitales, Los astrónomos están buscando alternativas inteligentes para seguir respondiendo preguntas fundamentales en física.
En una conferencia de prensa durante la reunión de abril de 2021 APS, revelarán nuevas tácticas en ambos hemisferios para iluminar las ondas gravitacionales y la materia oscura.
Hacer brillar la luz más antigua del universo sobre la materia oscura
En el Polo Sur, un poderoso conjunto de telescopios podría agregar una nueva función:estudiar la naturaleza de la materia oscura y la historia de las estrellas.
Solo los satélites pueden realizar estudios del cielo completo, mientras que los telescopios terrestres pueden pasar años acumulando una gran cantidad de datos en pequeños parches. La matriz BICEP / Keck fue diseñada como el detector más sensible del mundo de la polarización de las características del cielo de tamaño mediano a grande. De la Antártida, la matriz busca pequeñas áreas del resplandor del Big Bang en busca de ondas gravitacionales primordiales.
Cyndia Yu, estudiante de posgrado en la Universidad de Stanford, y el equipo de BICEP / Keck están explorando la posibilidad de que los mismos telescopios puedan aumentar la longitud de sus exploraciones y, por lo tanto, capturar áreas mucho más grandes.
"Estamos apreciando cada vez más la promesa de alejarnos de la detección de señales extremadamente débiles en un área pequeña, para buscar características en un parche de cielo más grande, "dijo Yu.
El enfoque no convencional ha arrojado resultados iniciales prometedores. Yu compartirá el rendimiento inicial de los escaneos de prueba y pronosticará cuán sensibles serán los telescopios a los objetivos, incluidos los candidatos de materia oscura similares a axiones y las aniquilaciones de WIMP.
"Las misiones de satélite son muy raras y caras, por lo que cualquier oportunidad que tengamos de realizar más mediciones a partir de programas terrestres es muy emocionante, " ella dijo.
Atrapando la estela de los agujeros negros supermasivos
En el hemisferio norte, Los detectores del tamaño de una galaxia están buscando ondas gravitacionales de muy baja frecuencia de los agujeros negros más grandes del universo.
Ilustración representativa de la Tierra incrustada en el espacio-tiempo (que se deforma por las ondas gravitacionales de fondo) y sus efectos sobre las señales de radio provenientes de los púlsares observados. Crédito:Tonia Klein / NANOGrav
"En algunas formas, estas matrices son como el detector LIGO, "dijo Megan DeCesar, Investigador científico sénior de la Universidad George Mason, refiriéndose al observatorio que detectó por primera vez ondas gravitacionales de otros tipos de agujeros negros más pequeños.
"Aunque LIGO usa láseres en la Tierra, Las matrices de temporización de púlsar utilizan pulsos constantes de ondas de radio de pequeños, denso, estrellas que giran rápidamente llamadas púlsares que se encuentran a miles de años luz de la Tierra, " ella dijo.
DeCesar y el Observatorio de Nanohercios de América del Norte para la colaboración de ondas gravitacionales analizaron más de una docena de años de datos de púlsares.
Recientemente informaron de una señal que puede ser el primer indicio de un fondo de ondas gravitacionales, y que fue más fuerte de lo esperado según datos anteriores. Si se confirma que es una señal de onda gravitacional, significaría el descubrimiento de ondas gravitacionales producidas a partir de muchos sistemas de doble agujero negro, cada uno de los cuales eventualmente se fusionará para formar agujeros negros individuales aún más grandes.
Arecibo jugó un papel crucial en las observaciones de NANOGrav. Su colapso en diciembre asestó un golpe a la colaboración, pero gracias al aumento de observaciones en Green Bank y otras instalaciones, NANOGrav todavía está en camino de detectar ondas gravitacionales con varios años más de datos. DeCesar discutirá cómo los telescopios actuales en West Virginia, Nuevo Mexico, y Columbia Británica, y futuras matrices de radio sensibles, permitirá a NANOGrav cumplir con sus objetivos científicos de ondas gravitacionales.
