Kërkimi për sinjalin gravitacional që mungon
Çdo vit, qindra mijëra çifte vrimash të zeza bashkohen në një valle kozmike që lëshon valë gravitacionale në çdo drejtim. Që nga viti 2015, interferometrat e mëdhenj LIGO, Virgo dhe KAGRA me bazë tokësore kanë bërë të mundur zbulimin e këtyre sinjaleve, megjithëse janë vërejtur vetëm rreth njëqind ngjarje të tilla, një pjesë infinite e vogël e totalit.
Shumica e valëve mbeten ‘të padallueshme’, të mbivendosura dhe të shtuara së bashku, duke krijuar një sinjal sfondi të sheshtë dhe difuz që shkencëtarët e quajnë ‘sfondi i valëve gravitacionale stokastike’ (SGWB).
Hulumtimi i ri SISSA, i botuar në The Astrophysical Journal, propozon përdorimin e një konstelacioni prej tre ose katër interferometrash hapësinor për të hartuar sfondin e sheshtë dhe pothuajse plotësisht homogjen në një kërkim për valëzime. Këto luhatje të vogla, të njohura për shkencëtarët si anizotropi, mbajnë informacionin e nevojshëm për të kuptuar shpërndarjen e burimeve të valëve gravitacionale në shkallën më të madhe kozmologjike.
Studiuesit janë të bindur se detektorët e gjeneratës së ardhshme, si teleskopi i Ajnshtajnit dhe Antena Hapësinore me Interferometër Laser (LISA), do të bëjnë të mundur matjen e drejtpërdrejtë të sfondit të valëve gravitacionale në të ardhmen e parashikueshme.
“Matja e këtyre luhatjeve të sfondit, të njohura më saktë si anizotropi, megjithatë do të vazhdojë të jetë jashtëzakonisht e vështirë, pasi identifikimi i tyre kërkon një nivel shumë të lartë të rezolucionit këndor që nuk zotërohet nga instrumentet e anketimit aktual dhe të gjeneratës së ardhshme,” shpjegon Giulia Capurri, një doktoraturë në SISSA. D. student dhe autor i parë i studimit.
Capurri, i mbikqyrur nga Carlo Baccigalupi dhe Andrea Lapi, ka sugjeruar se ky problem mund të kapërcehet me anë të një ‘plejësie’ prej tre ose katër interferometrash hapësinorë në orbitën diellore dhe duke mbuluar një distancë të përafërt me atë midis Tokës dhe Diellit. Me rritjen e ndarjes, interferometrat arrijnë rezolucion më të mirë këndor, duke përmirësuar aftësinë e tyre për të dalluar burimet e valëve gravitacionale.
“Një plejadë interferometrash hapësinorë që rrotullohen rreth Diellit mund të na mundësojnë të shohim luhatje delikate në sinjalin e sfondit gravitacional, duke na lejuar kështu të nxjerrim informacion të vlefshëm rreth shpërndarjes së vrimave të zeza, yjeve neutron dhe të gjitha burimeve të tjera të valëve gravitacionale në univers.” thotë Capurri.
Pas suksesit të testit të misionit hapësinor të projektit LISA, aktualisht ekzistojnë dy propozime për krijimin e konstelacioneve të interferometrave të bazuara në hapësirë: një evropian – Observatori i Big Bang (BBO) dhe një japonez – Observatori i valëve gravitacionale me interferometër Deci-hertz. (DECIGO).
“Kjo përfaqëson një nga punët më të hershme për të ofruar parashikime specifike të madhësisë së sfondit stokastik të valëve gravitacionale nga një plejadë instrumentesh që rrotullohen rreth Diellit. Së bashku me projekte të tjera të ngjashme, detajet e të cilave do të publikohen në kohën e duhur, ato do të jenë vendimtare për duke zhvilluar një dizajn optimal për instrumentet e ardhshme vëzhguese që shpresojmë se do të ndërtohen dhe do të vihen në punë në dekadat e ardhshme”, përfundon Carlo Baccigalupi, profesor i kozmologjisë teorike në SISSA.
Në epokën e astronomisë me shumë mesazhe, e cila filloi me interferometrat me bazë tokësore si LIGO dhe Virgo, sfondi i valëve gravitacionale mund të hapë rrugën drejt një kuptimi të ri të universit në shkallë të gjerë, siç ka ndodhur tashmë me sfondin kozmik të mikrovalëve. .