Le ciel nocturne danse avec des aurores au-dessus du laboratoire du secteur sombre de la station Amundsen-Scott du pôle Sud au pôle Sud géographique. Tout à fait à droite, à l'intérieur du bouclier au sol d'argent, est BICEP3, qui observe depuis 2016. La collaboration BICEP/Keck exploite une série de télescopes à petite ouverture, dont le BICEP3, qui sont destinés à la recherche de signatures d'ondes gravitationnelles inflationnistes. Crédit :Robert Schwarz
Face à la perte tragique de l'observatoire d'Arecibo à Porto Rico et au coût souvent prohibitif des missions satellitaires, les astronomes recherchent des alternatives astucieuses pour continuer à répondre aux questions fondamentales de la physique.
Lors d'une conférence de presse lors de la réunion d'avril 2021 de l'APS, ils révéleront de nouvelles tactiques dans les deux hémisphères pour illuminer les ondes gravitationnelles et la matière noire.
Faire briller la plus ancienne lumière de l'univers sur la matière noire
Au pôle Sud, un puissant ensemble de télescopes pourrait ajouter une nouvelle fonction :étudier la nature de la matière noire et l'histoire des étoiles.
Seuls les satellites peuvent effectuer des relevés du ciel entier, tandis que les télescopes terrestres sont capables de passer des années à accumuler beaucoup de données sur de petites parcelles. Le réseau BICEP/Keck a été conçu comme le détecteur le plus sensible au monde de la polarisation des caractéristiques du ciel de moyenne à grande taille. De l'Antarctique, le réseau recherche de petites zones de la rémanence du Big Bang à la recherche d'ondes gravitationnelles primordiales.
Cyndia Yu, un étudiant diplômé de l'Université de Stanford, et l'équipe BICEP/Keck explorent la possibilité que les mêmes télescopes puissent augmenter la longueur de leurs balayages et ainsi capturer des zones beaucoup plus grandes.
"Nous apprécions de plus en plus la promesse de s'éloigner de la détection de signaux extrêmement faibles sur une petite zone, à la recherche de caractéristiques sur une plus grande zone de ciel, " dit Yu.
L'approche non conventionnelle a donné des premiers résultats prometteurs. Yu partagera les performances initiales des analyses d'essai et prévoira la sensibilité des télescopes aux cibles, y compris les candidats à la matière noire de type axion et les annihilations WIMP.
« Les missions satellites sont très rares et chères, donc toute chance que nous ayons de faire plus de mesures à partir de programmes au sol est très excitante, " elle a dit.
Attraper le sillage des trous noirs supermassifs
Dans l'hémisphère nord, des détecteurs de la taille d'une galaxie chassent les ondes gravitationnelles de très basse fréquence provenant des plus grands trous noirs de l'univers.
Illustration représentative de la Terre encastrée dans l'espace-temps (qui est déformée par les ondes gravitationnelles de fond) et ses effets sur les signaux radio provenant des pulsars observés. Crédit :Tonia Klein / NANOGrav
"À certains égards, ces matrices sont comme le détecteur LIGO, " a déclaré Megan DeCesar, Chercheur scientifique principal à l'Université George Mason, se référant à l'observatoire qui a détecté le premier les ondes gravitationnelles d'autres types de trous noirs plus petits.
"Alors que LIGO utilise des lasers sur Terre, les matrices de synchronisation de pulsar utilisent des impulsions constantes d'ondes radio de petites, dense, des étoiles à rotation rapide appelées pulsars qui sont situées à des milliers d'années-lumière de la Terre, " elle a dit.
DeCesar et la collaboration de l'Observatoire nord-américain de nanohertz pour les ondes gravitationnelles ont analysé plus d'une douzaine d'années de données de pulsars.
Ils ont récemment signalé un signal qui pourrait être le premier indice d'un fond d'onde gravitationnelle, et qui était plus fort que prévu sur la base des données précédentes. S'il est confirmé qu'il s'agit d'un signal d'onde gravitationnelle, cela signifierait la découverte d'ondes gravitationnelles produites à partir de nombreux systèmes à double trou noir, dont chacun finira par fusionner pour former des trous noirs uniques encore plus grands.
Arecibo a joué un rôle crucial dans les observations NANOGrav. Son effondrement en décembre a porté un coup dur à la collaboration, mais grâce à l'augmentation des observations à Green Bank et d'autres installations, NANOGrav est toujours sur la bonne voie pour détecter les ondes gravitationnelles avec plusieurs années de données supplémentaires. DeCesar expliquera comment les télescopes actuels en Virginie-Occidentale, Nouveau Mexique, et la Colombie-Britannique, et futurs réseaux radio sensibles, permettra à NANOGrav d'atteindre ses objectifs scientifiques en matière d'ondes gravitationnelles.
