Tuleva gravitaatioaallon ilmaisin avaruudessa voisi paljastaa maailmankaikkeuden salaisuudet

Uusi tutkimus on osoittanut, että tulevaisuudessa gravitaatioaaltojen havaitseminen avaruudesta mahdollistaa uusien peruskenttien tunnistamisen ja mahdollisesti valaisee uutta valoa maailmankaikkeuden hämäriin näkökohtiin.

Professori Thomas Sotiriu Nottinghamin yliopiston Gravitaatiokeskuksesta ja GSSI:n ja INFN:n tutkija Andrea Maselli yhdessä SISSA:n ja Rooman La Sapienzan tutkijoiden kanssa ovat osoittaneet ennennäkemättömän tarkkuuden, jolla gravitaatioaaltojen havainnointi laserinterferometriavaruuden avulla Antenni (LISA) pystyy löytämään uusia perusalueita.

Tässä uudessa tutkimuksessa tutkijat ehdottavat, että LISA, avaruudessa sijaitseva gravitaatioaallon (GW) ilmaisin, jonka Euroopan avaruusjärjestö (ESA) odotetaan laukaisevan vuonna 2037, avaa uusia mahdollisuuksia universumin tutkimiseen.

Professori Thomas Sotiriu, Nottinghamin painovoimakeskuksen johtaja, selittää: "Uusia peruskenttiä, ja erityisesti skalaareja, on ehdotettu useissa skenaarioissa: selitykseksi pimeälle aineelle, syynä maailmankaikkeuden kiihtyneeseen laajenemiseen tai matalaenergiset ilmentymät johdonmukaisesta ja täydellisestä painovoiman ja alkuainehiukkasten kuvauksesta. Olemme nyt osoittaneet, että LISA tarjoaa ennennäkemättömät tunnistusominaisuudet skalaarikentille, ja tämä avaa jännittäviä mahdollisuuksia näiden skenaarioiden testaamiseen.

Mielenkiintoista myös:

• Gravitaatioaaltojen täydellinen luettelo on julkaistu
• Tähtitieteilijät ovat löytäneet kaukaisen galaksin gravitaatiolinssien avulla

Havainnot astrofysikaalisista kohteista, joilla on heikot gravitaatiokentät ja aika-avaruuden pieni kaarevuus, eivät ole vielä antaneet todisteita tällaisista kentistä. On kuitenkin syytä olettaa, että poikkeamat yleisestä suhteellisuusteoriasta tai painovoiman ja uusien kenttien vuorovaikutus näkyvät selvemmin suurilla vääristymillä. Tästä syystä gravitaatioaaltojen havaitseminen, joka avasi uuden ikkunan vahvaan gravitaatiokentän järjestelmään, on ainutlaatuinen mahdollisuus havaita nämä kentät.

Tutkijat kehittivät uuden lähestymistavan signaalin mallintamiseen ja suorittivat ensimmäistä kertaa tiukan arvioinnin LISA:n kyvystä havaita gravitaatiovuorovaikutukseen liittyvien skalaarikenttien olemassaolo. On huomionarvoista, että tämä lähestymistapa riippuu teoriasta, koska se ei riipu itse varauksen alkuperästä eikä pienen kappaleen luonteesta. Analyysi osoittaa myös, että tällaista mittausta voidaan verrata vahvoihin rajoihin teoreettisille parametreille, jotka merkitsevät poikkeamia yleisestä suhteellisuusteoriasta tai standardimallista.

LISA on omistettu gravitaatioaaltojen havaitsemiseen astrofysikaalisten lähteiden avulla, se toimii kolmen satelliitin tähdistössä, joka kiertää aurinkoa miljoonien kilometrien etäisyydellä toisistaan. LISA tarkkailee matalataajuisia gravitaatioaaltoja kaistalla, johon maanpäälliset interferometrit eivät pääse ympäristön melun vuoksi. LISA:n näkyvä spektri mahdollistaa uusien astrofysikaalisten lähteiden perheiden tutkimisen, jotka eroavat Virgon ja LIGOn havaitsemista lähteistä, mikä avaa uuden ikkunan kompaktien esineiden kehitykseen universumimme eri ympäristöissä.

Lue myös:

• On luotu käsite laserista, joka toimittaa avaruusaluksen Marsiin 45 päivässä
• Aurinko voi olla tuntematon maapallon veden lähde