Detektori i ardhshëm i valëve gravitacionale në hapësirë mund të zgjidhë misteret e universit

Hulumtimet e reja kanë treguar se zbulimet e ardhshme të valëve gravitacionale nga hapësira do të jenë në gjendje të gjejnë fusha të reja themelore dhe potencialisht të hedhin dritë të re në aspekte të pashpjegueshme të Universit.

Profesor Thomas Sotiriou nga Qendra e Gravitetit të Universitetit të Nottingham dhe Andrea Maselli, studiues në GSSI dhe bashkëpunëtor INFN, së bashku me studiues nga SISSA dhe La Sapienza të Romës, treguan saktësinë e paparë me të cilën vëzhgimet e valëve gravitacionale nga interferometri hapësinor LISA (Laser Antena Hapësinore me Interferometër), do të jetë në gjendje të zbulojë fusha të reja themelore. Hulumtimi është publikuar në Nature Astronomy.

Në këtë studim të ri, studiuesit sugjerojnë se LISA, detektor i valëve gravitacionale (GW) me bazë në hapësirë, i cili pritet të lëshohet nga ESA në 2037, do të hapë mundësi të reja për eksplorimin e Universit.

Profesor Thomas Sotiriou, Drejtor i Qendrës së Gravitetit të Nottinghamit shpjegon: “Fushat e reja themelore, dhe në veçanti skalorët, janë sugjeruar në një sërë skenarësh: si shpjegime për lëndën e errët, si shkak për zgjerimin e përshpejtuar të Universit, ose si manifestime me energji të ulët të një përshkrimi të qëndrueshëm dhe të plotë të gravitetit dhe grimcave elementare. Tani kemi treguar se LISA do të ofrojë aftësi të paprecedentë në zbulimin e fushave skalare dhe kjo ofron mundësi emocionuese për testimin e këtyre skenarëve.”

Vëzhgimet e objekteve astrofizike me fusha të dobëta gravitacionale dhe lakim të vogël hapësinor-kohë nuk kanë dhënë asnjë provë për fusha të tilla deri më tani. Megjithatë, ka arsye për të pritur që devijimet nga Relativiteti i Përgjithshëm, ose ndërveprimet midis gravitetit dhe fushave të reja, do të jenë më të theksuara në kurbatura të mëdha. Për këtë arsye, zbulimi i GW-ve – që hapi një dritare të re mbi regjimin e gravitetit të fushës së fortë – përfaqëson një mundësi unike për të zbuluar këto fusha.

Inspiralët Extreme Mass Ratio (EMRI) në të cilat një objekt kompakt me masë yjore, qoftë një vrimë e zezë ose një yll neutron, frymëzohet në vrimë të zezë deri në miliona herë më shumë se masa e Diellit, janë ndër burimet e synuara të LISA dhe ofrojnë një arenë e artë për të hetuar regjimin e gravitetit të fushës së fortë. Trupi më i vogël kryen dhjetëra mijëra cikle orbitale përpara se të zhytet në vrimën e zezë supermasive dhe kjo çon në sinjale të gjata që mund të na lejojnë të zbulojmë edhe devijimet më të vogla nga parashikimet e teorisë së Ajnshtajnit dhe modelit standard të fizikës së grimcave.

Studiuesit kanë zhvilluar një qasje të re për modelimin e sinjalit dhe kanë kryer për herë të parë një vlerësim rigoroz të aftësisë së LISA për të zbuluar ekzistencën e fushave skalare të shoqëruara me ndërveprimin gravitacional dhe për të matur se sa fushë skalare bartet nga trupi i vogël i EMRI. Çuditërisht, kjo qasje është teori-agnostike, pasi nuk varet nga origjina e vetë ngarkesës ose nga natyra e trupit të vogël. Analiza tregon gjithashtu se një matje e tillë mund të vendoset në kufij të fortë në parametrat teorikë që shënojnë devijime nga Relativiteti i Përgjithshëm ose Modeli Standard.

LISA do t’i kushtohet zbulimit të valëve gravitacionale nga burimet astrofizike, do të operojë në një plejadë prej tre satelitësh, që rrotullohen rreth Diellit miliona kilometra larg njëri-tjetrit. LISA do të vëzhgojë valët gravitacionale të emetuara me frekuencë të ulët, brenda një brezi që nuk është i disponueshëm për interferometrat tokësorë për shkak të zhurmës mjedisore. Spektri i dukshëm për LISA do të lejojë studimin e familjeve të reja të burimeve astrofizike, të ndryshme nga ato të vëzhguara nga Virgo dhe LIGO, si EMRI, duke hapur një dritare të re mbi evolucionin e objekteve kompakte në një larmi të madhe mjedisesh të Universit tonë.