El radiotelescopio EDGES. Crédito:Suzyj, CC BY-SA 4.0, a través de Wikimedia Commons
En un artículo publicado hoy en Cartas de revisión física , Valerie Domcke del CERN y Camilo García-Cely de DESY informan sobre una nueva técnica para buscar ondas gravitacionales:las ondas en el tejido del espacio-tiempo que fueron detectadas por primera vez por las colaboraciones de LIGO y Virgo en 2015 y que le valieron a Rainer Weiss, Barry Barish y Kip Thorne, Premio Nobel de Física en 2017.
La técnica de Domcke y García-Cely se basa en la conversión de ondas gravitacionales de alta frecuencia (que van desde megahercios a gigahercios) en ondas de radio. Esta conversión tiene lugar en presencia de campos magnéticos y distorsiona la radiación reliquia del universo temprano conocida como fondo cósmico de microondas. que impregna el universo.
El dúo de investigadores muestra que esta distorsión, deducido de los datos de fondo de microondas cósmicos obtenidos con radiotelescopios, se puede utilizar para buscar ondas gravitacionales de alta frecuencia generadas por fuentes cósmicas, como fuentes de la edad oscura o incluso más atrás en nuestra historia cósmica. Las edades oscuras son el período entre el momento en que se formaron los átomos de hidrógeno y el momento en que las primeras estrellas iluminaron el cosmos.
"Las probabilidades de que estas ondas gravitacionales de alta frecuencia se conviertan en ondas de radio son mínimas, pero contrarrestamos estas probabilidades mediante el uso de un detector enorme, el cosmos, "explica Domcke." El fondo cósmico de microondas proporciona un límite superior en la amplitud de las ondas gravitacionales de alta frecuencia que se convierten en ondas de radio. Estas ondas de alta frecuencia están fuera del alcance de los interferómetros láser LIGO, Virgo y KAGRA ".
Domcke y García-Cely derivaron dos de esos límites superiores, utilizando mediciones de fondo cósmico de microondas de dos radiotelescopios:el instrumento ARCADE 2 transportado por globos y el telescopio EDGES ubicado en el Observatorio de Radioastronomía de Murchison en Australia Occidental. Los investigadores encontraron que, para los campos magnéticos cósmicos más débiles posibles, determinado a partir de datos astronómicos actuales, las mediciones de EDGES dan como resultado una amplitud máxima de una parte en 10 12 para una onda gravitacional con una frecuencia de alrededor de 78 MHz, mientras que las mediciones de ARCADE 2 producen una amplitud máxima de una parte en 10 14 a una frecuencia de 3-30 GHz. Para los campos magnéticos cósmicos más fuertes posibles, estos límites son más estrictos:una parte de cada 10 21 (BORDES) y una parte en 10 24 (ARCADE 2) - y son aproximadamente siete órdenes de magnitud más estrictos que los límites actuales derivados de experimentos de laboratorio existentes.
Domcke y García-Cely dicen que los datos de radiotelescopios de próxima generación, como Square Kilometer Array, así como un análisis de datos mejorado, debería estrechar aún más estos límites y tal vez incluso podría detectar ondas gravitacionales de las edades oscuras y tiempos cósmicos anteriores.
