L'infographie décrit le paysage complet des événements provoquant des ondes gravitationnelles et les capteurs capables de les détecter. Crédit :Université Northwestern
Une équipe de physiciens et d'astronomes de la Northwestern University est sur le point de mener l'astronomie des ondes gravitationnelles vers sa prochaine évolution. La Fondation W. M. Keck a accordé 1 million de dollars, qui sera utilisé pour développer un prototype pour un nouveau type de détecteur d'ondes gravitationnelles qui est assez petit pour tenir sur une table et assez puissant pour détecter des événements cosmiques que l'équipement astronomique existant ne peut pas.
"C'est le début de la prochaine phase de l'astronomie à ondes gravitationnelles et multi-messagers, " a déclaré Andrew Geraci, chercheur principal sur le projet. "Ce capteur de table sera capable d'observer des événements que nous n'avons jamais vus auparavant, en élargissant notre compréhension de l'espace et de l'univers."
Geraci est professeur agrégé de physique et d'astronomie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern et membre du corps professoral du Center for Fundamental Physics (CFP) et du Center for Interdisciplinaire Exploration and Research for Astrophysics (CIERA) à Northwestern.
Le détecteur de capteur à lévitation étendra le spectre des ondes gravitationnelles détectables à des fréquences plus élevées, ouvrant peut-être une fenêtre sur les types d'événements liés à la mystérieuse matière noire de l'univers. Il complétera les recherches menées au Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) et aux observatoires Virgo, qui occupent plusieurs hectares de terres aux États-Unis et en Italie, en observant des événements cosmiques plus petits qui produisent des ondes à une fréquence que LIGO et Virgo ne peuvent pas détecter.
"Si vous pensez aux ondes gravitationnelles comme aux ondes sonores, la fréquence que nous essayons de capturer avec des capteurs en lévitation est un peu comme un sifflet de chien, " a déclaré Vicky Kalogera, co-chercheur du projet et directeur du CIERA.
L'infographie montre le paysage complet des événements provoquant des ondes gravitationnelles et les capteurs capables de les détecter. Les définitions des événements cosmiques sont supprimées de cette version. Crédit :Université Northwestern
"Les chiens sont capables d'entendre des fréquences sonores que l'oreille humaine ne peut percevoir. De même, les capteurs en lévitation capteront les fréquences que LIGO et Virgo ne peuvent pas détecter, " dit Kalogera, qui est également le professeur d'université distingué Daniel I. Linzer de physique et d'astronomie et l'un des plus éminents astrophysiciens de la collaboration scientifique LIGO (LSC).
Les scientifiques du nord-ouest passeront deux ans à construire et à tester le prototype de capteur en lévitation, qui se composera de deux bras en forme de L, mesurant chacun environ un mètre de long. Le capteur en lévitation fonctionnera ensuite pour une période d'observation d'un an, dont les résultats seront partagés avec les communautés internationales des ondes gravitationnelles et de l'astronomie.
Les capteurs en lévitation seront capables de détecter des événements cosmiques qui produisent des ondes gravitationnelles d'une fréquence supérieure à 10 kHz. On pense que ces événements sont le résultat de petits événements cosmiques impliquant des trous noirs de masse similaire au soleil de la Terre, et les trous noirs primordiaux produits dans les premiers jours de l'univers. Les astrophysiciens théorisent mais ont été jusqu'à présent incapables de prouver que ces événements sont responsables de la création de la matière noire. D'autres candidats à la matière noire tels que les axions, particules hypothétiques censées être un composant de la matière noire froide, peut également être recherché à l'aide de l'appareil.
Le développement de ce détecteur de table coïncide avec le développement d'un troisième type de détecteur à l'extrémité opposée du spectre de fréquences. L'Agence spatiale européenne prévoit de lancer LISA, un détecteur d'ondes gravitationnelles basé dans l'espace qui s'étend sur des dizaines de millions de kilomètres, au début des années 2030.
"Tout comme l'astronomie électromagnétique a des télescopes et des détecteurs de rayons gamma et plus, la communauté des ondes gravitationnelles développe désormais les outils nécessaires pour détecter des événements sur toutes les parties du spectre, », a déclaré Shane Larson, co-investigateur du projet. « LISA détectera les grands événements; LIGO et Virgo reprennent les événements moyens; et le LSD détectera les plus petits événements cosmiques."
