O conceito inovador proposto pela equipe do Prof. Liu do Departamento de Física da HKUST permite que um único telescópio astronômico na magnetosfera da Terra funcione como um detector de sinais GW. Crédito: HKUST
Pesquisadores introduziram um método inovador de detecção de ondas gravitacionais usando telescópios astronômicos para converter ondas gravitacionais em sinais eletromagnéticos dentro das magnetosferas planetárias, facilitando o estudo dos estágios iniciais do universo e dos fenômenos cósmicos.
Os cientistas propuseram um método inovador de detecção de ondas gravitacionais de alta frequência (HFGWs). Liderada pelo Prof. Tao Liu, Professor Associado do Departamento de Física da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong (HKUST), a abordagem inovadora da equipe de pesquisa pode permitir a detecção bem-sucedida de HFGWs, utilizando telescópios astronômicos existentes e tecnologicamente viáveis em um planeta planetário. magnetosfera. Isto abriria novas possibilidades para estudar o universo primitivo e eventos cósmicos violentos de uma forma eficaz e tecnicamente viável.
Desafios na observação de ondas gravitacionais
Ondas gravitacionais (GWs) são produzidas por vários fenômenos astronômicos, como transições de fase no universo primitivo e colisões de buracos negros primordiais. No entanto, os seus efeitos são extremamente fracos e foram descobertos apenas em bandas de frequência relativamente baixas usando o método de interferometria. A observação do universo utilizando GWs apresenta, portanto, desafios tecnológicos significativos, particularmente na sondagem da banda de alta frequência acima de um quilohertz, onde o uso da interferometria se torna fortemente restrito.
Avanço na conversão eletromagnética de GWs
Para resolver esta dificuldade, o Prof. Tao Liu e seu colega de pós-doutorado, Dr. Chen Zhang, colaboraram com o Prof. Jing Ren do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências e alcançaram um avanço significativo em seu estudo recente. A pesquisa capitaliza o efeito físico intrigante de que os GWs residentes dentro de um campo magnético podem ser convertidos em ondas eletromagnéticas potencialmente detectáveis. Ao aproveitar os caminhos estendidos dentro da magnetosfera planetária, a eficiência de conversão é aumentada, produzindo mais sinais de ondas eletromagnéticas. A capacidade de detecção pode ser aprimorada ainda mais para telescópios com um amplo campo de visão devido à ampla distribuição angular do fluxo de sinal dentro de tal laboratório planetário.
Vantagens do novo método de detecção
Este método inovador permite que um único telescópio astronômico funcione como detector de sinais GW. Ao combinar vários telescópios, uma ampla cobertura de frequências HFGW, variando de megahertz a 1028 hertz, pode ser alcançado. Esta faixa de frequência é equivalente ao espectro eletromagnético utilizado em observações astronômicas e inclui uma grande porção que nunca foi explorada na detecção de GWs antes. O estudo fornece uma avaliação inicial da sensibilidade para detectores baseados em satélites em órbita baixa da Terra e missões em andamento dentro Júpiterda magnetosfera.
A pesquisa foi publicada em Cartas de revisão física em março e posteriormente foi destacado por Natureza Astronomia em um artigo intitulado “Laboratórios do tamanho de planetas oferecem insights cosmológicos” em maio. Isto enfatiza a importância da pesquisa na preparação do caminho para estudos futuros sobre novas tecnologias de detecção de GW.
Referências:
“Limites de ondas gravitacionais de alta frequência em magnetosferas planetárias” por Tao Liu, Jing Ren e Chen Zhang, 28 de março de 2024, Cartas de revisão física.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.131402
“Laboratórios do tamanho de um planeta oferecem insights cosmológicos” por Morgan Hollis, 21 de maio de 2024, Astronomia da Natureza.
DOI: 10.1038/s41550-024-02285-w
