Il cielo notturno danza con le aurore sopra il Laboratorio del Settore Oscuro presso la stazione del Polo Sud Amundsen-Scott al Polo Sud geografico. All'estrema destra, dentro lo scudo d'argento a terra, è BICEP3, che osserva dal 2016. La collaborazione BICEP/Keck gestisce una serie di telescopi a piccola apertura tra cui BICEP3 che sono mirati alla ricerca di firme di onde gravitazionali inflazionarie. Credito:Robert Schwarz
Di fronte alla tragica perdita dell'osservatorio di Arecibo a Porto Rico e al costo spesso proibitivo delle missioni satellitari, gli astronomi sono alla ricerca di alternative intelligenti per continuare a rispondere a domande fondamentali in fisica.
In una conferenza stampa durante la riunione di aprile dell'APS 2021, riveleranno nuove tattiche in entrambi gli emisferi per illuminare le onde gravitazionali e la materia oscura.
Risplendere la luce più antica dell'universo sulla materia oscura
Al Polo Sud, un potente set di telescopi potrebbe aggiungere una nuova funzione:studiare la natura della materia oscura e la storia delle stelle.
Solo i satelliti possono effettuare rilievi di tutto il cielo, mentre i telescopi terrestri sono in grado di impiegare anni ad accumulare molti dati su piccole patch. L'array BICEP/Keck è stato progettato come il rivelatore più sensibile al mondo della polarizzazione delle caratteristiche del cielo medio-grandi. Dall'Antartide, l'array cerca le onde gravitazionali primordiali in piccole aree del bagliore residuo del Big Bang.
Cyndia Yu, uno studente laureato alla Stanford University, e il team BICEP/Keck stanno esplorando la possibilità che gli stessi telescopi possano aumentare la lunghezza delle loro scansioni e quindi catturare aree molto più grandi.
"Stiamo apprezzando sempre di più la promessa di allontanarci dal rilevamento di segnali estremamente deboli su una piccola area, alla ricerca di caratteristiche su un'area di cielo più ampia, " disse Yu.
L'approccio non convenzionale ha prodotto risultati iniziali promettenti. Yu condividerà le prestazioni iniziali delle scansioni di prova e prevederà quanto saranno sensibili i telescopi ai bersagli, inclusi i candidati della materia oscura simili ad assioni e le annichilazioni WIMP.
"Le missioni satellitari sono molto rare e costose, quindi ogni possibilità di fare più misurazioni da programmi a terra è molto eccitante, " lei disse.
Catturare la scia dei buchi neri supermassicci
Nell'emisfero settentrionale, rivelatori delle dimensioni di una galassia stanno cercando onde gravitazionali di frequenza molto bassa dai più grandi buchi neri dell'universo.
Illustrazione rappresentativa della Terra immersa nello spazio-tempo (che viene deformata dalle onde gravitazionali di fondo) e dei suoi effetti sui segnali radio provenienti dalle pulsar osservate. Attestazione:Tonia Klein / NANOGrav
"In alcuni modi, questi array sono come il rilevatore LIGO, "ha detto Megan DeCesar, Ricercatore senior presso la George Mason University, riferendosi all'osservatorio che per primo ha rilevato onde gravitazionali da altri tipi di buchi neri più piccoli.
"Mentre LIGO utilizza i laser sulla Terra, gli array di temporizzazione pulsar utilizzano impulsi costanti di onde radio da piccoli, denso, stelle in rapida rotazione chiamate pulsar che si trovano a migliaia di anni luce dalla Terra, " lei disse.
DeCesar e la collaborazione del North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves hanno analizzato più di una dozzina di anni di dati pulsar.
Di recente hanno riportato un segnale che potrebbe essere il primo indizio di uno sfondo di onde gravitazionali, e che era più forte del previsto sulla base dei dati precedenti. Se confermato essere un segnale di onde gravitazionali, significherebbe la scoperta di onde gravitazionali prodotte da molti sistemi a doppio buco nero, ognuno dei quali alla fine si fonderà per formare singoli buchi neri ancora più grandi.
Arecibo ha svolto un ruolo cruciale nelle osservazioni NANOGrav. Il suo crollo a dicembre ha inferto un duro colpo alla collaborazione, ma grazie a maggiori osservazioni presso Green Bank e altre strutture, NANOGrav è ancora sulla buona strada per rilevare le onde gravitazionali con molti altri anni di dati. DeCesar parlerà di come gli attuali telescopi in West Virginia, Nuovo Messico, e Columbia Britannica, e futuri array radio sensibili, consentirà a NANOGrav di raggiungere i suoi obiettivi scientifici sulle onde gravitazionali.
