Ученые предложили новый метод обнаружения гравитационных волн

Учёные разработали инновационный подход к обнаружению гравитационных волн в миллигерцовом диапазоне частот, открывающий доступ к астрофизическим и космологическим явлениям, недоступным современным приборам. Гравитационные волны, представляющие собой рябь в пространстве-времени и предсказанные Эйнштейном, ранее фиксировались либо на высоких частотах с помощью наземных интерферометров, таких как LIGO и Virgo, либо на сверхнизких частотах через пульсарные тайминговые массивы. Средний диапазон частот оставался «слепой зоной» для наблюдений.



Исследователи из Университетов Бирмингема и Сассекса предложили детектор, использующий оптические резонаторы и атомные часы для регистрации гравитационных волн в миллигерцовом диапазоне (10⁻⁵–1 Гц). В статье, опубликованной в журнале Classical and Quantum Gravity, учёные описывают прибор, который измеряет крошечные фазовые сдвиги лазерного света, вызванные прохождением гравитационных волн. В отличие от массивных интерферометров, новые детекторы компактны и меньше подвержены сейсмическим шумам и шумам Ньютона.

Доктор Вера Гуаррера из Университета Бирмингема подчеркнула, что использование технологий, ранее созданных для оптических атомных часов, позволяет изучать сигналы в новом частотном диапазоне с приборами, помещающимися на лабораторном столе. Это открывает перспективу создания глобальной сети таких детекторов и обнаружения сигналов, которые в противном случае оставались бы скрытыми на протяжении как минимум десятилетия.

Миллигерцовый диапазон, или «средняя полоса», содержит сигналы от разнообразных источников, включая компактные двойные системы белых карликов и слияния чёрных дыр. Космические миссии, такие как LISA, нацелены на этот диапазон, но их запуск запланирован на 2030-е годы. Предлагаемые детекторы на оптических резонаторах способны начать изучение этой области уже сегодня.

Профессор Ксавье Кальме из Университета Сассекса отметил, что новые приборы позволят проверять астрофизические модели двойных систем в галактике, исследовать слияния массивных чёрных дыр и даже искать стохастические фоны из ранней Вселенной. Таким образом, с помощью этих детекторов возможно исследовать сигналы с Земли и подготовить путь для будущих космических миссий.

Конструкция детектора предусматривает два ортогональных сверхустойчивых оптических резонатора и атомную частотную ссылку, что обеспечивает многоканальное обнаружение сигналов. Такая конфигурация повышает чувствительность, а также позволяет определять поляризацию волн и направление на источник. Интеграция этих детекторов с существующими сетями атомных часов может расширить диапазон наблюдений до ещё более низких частот, дополняя высокочастотные интерферометры, такие как LIGO, и обеспечивая комплексное изучение гравитационных волн.

Читайте также: