Un equipo de físicos y astrónomos de la Universidad Northwestern está preparado para llevar la astronomía de ondas gravitacionales a su próxima evolución. La Fundación W. M. Keck ha otorgado $ 1 millón, que se utilizará para desarrollar un prototipo de un nuevo tipo de detector de ondas gravitacionales que es lo suficientemente pequeño como para caber en una mesa y lo suficientemente potente como para detectar eventos cósmicos que los equipos astronómicos existentes no pueden.

"Este es el comienzo de la siguiente fase de la astronomía de ondas gravitacionales y de múltiples mensajeros, "dijo Andrew Geraci, investigador principal del proyecto. "Este sensor de sobremesa podrá observar eventos que nunca antes habíamos visto, expandiendo nuestra comprensión del espacio y el universo ".

Geraci es profesora asociada de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern y miembro de la facultad del Centro de Física Fundamental (CFP) y del Centro de Exploración e Investigación Interdisciplinaria de Astrofísica (CIERA) en Northwestern.

El detector de sensor levitado extenderá el espectro de ondas gravitacionales detectables a frecuencias más altas, posiblemente abriendo una ventana a los tipos de eventos que están relacionados con la misteriosa materia oscura en el universo. Complementará la investigación que se lleva a cabo en el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y en los observatorios Virgo, que ocupan varios acres de tierra en los Estados Unidos e Italia, observando eventos cósmicos más pequeños que producen ondas a una frecuencia que LIGO y Virgo no pueden detectar.

"Si piensas en ondas gravitacionales como ondas sonoras, la frecuencia que estamos tratando de capturar con sensores levitados es como el silbido de un perro, "dijo Vicky Kalogera, co-investigador del proyecto y director de CIERA.

"Los perros son capaces de escuchar frecuencias de sonido que el oído humano no puede percibir. De manera similar, Los sensores levitados captarán frecuencias que LIGO y Virgo no pueden detectar, "dijo Kalogera, quien también es el Profesor Universitario Distinguido Daniel I. Linzer de Física y Astronomía y uno de los astrofísicos más destacados en la Colaboración Científica LIGO (LSC).

Los científicos del noroeste pasarán dos años construyendo y probando el prototipo del sensor levitado, que constará de dos brazos en forma de L, cada uno mide aproximadamente un metro de largo. El sensor levitado entonces funcionará durante un año de ejecución de observación, cuyos resultados se compartirán con las comunidades internacionales de ondas gravitacionales y astronomía.

Los sensores levitados serán capaces de detectar eventos cósmicos que produzcan ondas gravitacionales con una frecuencia superior a 10 kHz. Se cree que estos eventos son el resultado de pequeños eventos cósmicos que involucran agujeros negros similares en masa al sol de la Tierra, y agujeros negros primordiales producidos en los primeros días del universo. Los astrofísicos teorizan, pero hasta ahora no han podido demostrar que estos eventos sean responsables de la creación de materia oscura. Otros candidatos a materia oscura como axiones, partículas hipotéticas que se predice que serán un componente de materia oscura fría, también se puede buscar para usar el dispositivo.

El desarrollo de este detector de sobremesa coincide con el desarrollo de un tercer tipo de detector en el extremo opuesto del espectro de frecuencias. La Agencia Espacial Europea tiene previsto lanzar LISA, un detector de ondas gravitacionales basado en el espacio que se extiende por decenas de millones de millas, a principios de la década de 2030.

"Al igual que la astronomía electromagnética tiene telescopios y detectores de rayos gamma y más, la comunidad de ondas gravitacionales ahora está desarrollando las herramientas necesarias para detectar eventos en todas las partes del espectro, ", dijo el co-investigador del proyecto Shane Larson." LISA detectará los grandes eventos; LIGO y Virgo retoman los eventos medianos; y el LSD detectará los eventos cósmicos más pequeños ".