Un team di fisici e astronomi della Northwestern University è pronto a guidare l'astronomia delle onde gravitazionali nella sua prossima evoluzione. La W. M. Keck Foundation ha assegnato 1 milione di dollari, che sarà utilizzato per sviluppare un prototipo per un nuovo tipo di rivelatore di onde gravitazionali che è abbastanza piccolo da stare su un tavolo e abbastanza potente da rilevare eventi cosmici che le apparecchiature astronomiche esistenti non possono.

"Questo è l'inizio della prossima fase dell'astronomia a onde gravitazionali e multi-messaggero, " disse Andrea Geraci, ricercatore principale del progetto. "Questo sensore da tavolo sarà in grado di osservare eventi che non abbiamo mai visto prima, ampliando la nostra comprensione dello spazio e dell'universo."

Geraci è professore associato di fisica e astronomia al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e membro di facoltà del Center for Fundamental Physics (CFP) e del Center for Interdisciplinary Exploration and Research for Astrophysics (CIERA) della Northwestern.

Il rilevatore del sensore levitato estenderà lo spettro delle onde gravitazionali rilevabili a frequenze più elevate, forse aprendo una finestra sui tipi di eventi legati alla misteriosa materia oscura nell'universo. Completerà la ricerca condotta presso il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e gli osservatori Virgo, che occupano diversi acri di terra negli Stati Uniti e in Italia, osservando eventi cosmici più piccoli che producono onde a una frequenza che LIGO e Virgo non possono rilevare.

"Se pensi alle onde gravitazionali come alle onde sonore, la frequenza che stiamo cercando di catturare con i sensori levitati è una specie di fischietto per cani, "ha detto Vicky Kalogera, co-investigatore del progetto e direttore del CIERA.

"I cani sono in grado di sentire frequenze sonore che l'orecchio umano non può percepire. Allo stesso modo, i sensori levitati rilevano frequenze che LIGO e Virgo non possono rilevare, " disse Kalogera, che è anche il Daniel I. Linzer Distinguished University Professor di Fisica e Astronomia e uno dei più importanti astrofisici della LIGO Scientific Collaboration (LSC).

Gli scienziati del nordovest impiegheranno due anni a costruire e testare il prototipo del sensore levitato, che consisterà di due bracci in una formazione a L, ciascuno misura circa un metro di lunghezza. Il sensore levitato funzionerà quindi per una corsa osservativa di un anno, i cui risultati saranno condivisi con le comunità internazionali di onde gravitazionali e di astronomia.

I sensori levitati saranno in grado di rilevare eventi cosmici che producono onde gravitazionali con una frequenza superiore a 10 kHz. Si pensa che questi eventi siano il risultato di piccoli eventi cosmici che coinvolgono buchi neri simili in massa al sole terrestre, e buchi neri primordiali prodotti nei primi giorni dell'universo. Gli astrofisici teorizzano, ma finora non sono stati in grado di dimostrare che questi eventi siano responsabili della creazione della materia oscura. Altri candidati alla materia oscura come gli assioni, ipotetiche particelle che si prevede siano un componente della materia oscura fredda, può anche essere cercato utilizzando il dispositivo.

Lo sviluppo di questo rivelatore da tavolo coincide con lo sviluppo di un terzo tipo di rivelatore all'estremità opposta dello spettro di frequenza. L'Agenzia spaziale europea prevede di lanciare LISA, un rivelatore di onde gravitazionali spaziale che si estende per decine di milioni di miglia, nei primi anni 2030.

"Proprio come l'astronomia elettromagnetica ha telescopi e rivelatori di raggi gamma e altro ancora, la comunità delle onde gravitazionali sta ora sviluppando gli strumenti necessari per rilevare eventi su tutte le parti dello spettro, Il co-investigatore del progetto Shane Larson ha detto. "LISA rileverà i grandi eventi; LIGO e Virgo riprendono gli eventi medi; e l'LSD rileverà i più piccoli eventi cosmici."