L’orbite de la Lune proposée comme détecteur d’ondes gravitationnelles

T * est la température à laquelle le FOPT se produit, α est la densité d’énergie libérée par le FOPT en unités de densité de rayonnement à l’époque de transition, β / H * est la durée inverse de la transition en unités du taux de Hubble à l’époque de transition, et v w < / i> est la vitesse de la paroi de la bulle. Crédit : Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.128.101103″ width=”500″ height=”530″/>

Prévoir les régions d’exclusion de l’espace des paramètres FOPT pour diverses recherches SGWB à une sensibilité de 2038. Ici, J* est la température à laquelle le FOPT se produit, une est la densité d’énergie libérée par le FOPT en unités de densité de rayonnement à l’époque de transition, β / H* est la durée inverse de la transition en unités du taux de Hubble à l’époque de la transition, et vw est la vitesse de la paroi de la bulle. Crédit: Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.128.101103

Des chercheurs de l’UAB, de l’IFAE et de l’University College London proposent d’utiliser les variations de distance entre la Terre et la Lune, mesurables avec une précision inférieure au centimètre, comme nouveau détecteur d’ondes gravitationnelles dans une gamme de fréquences que les appareils actuels ne peuvent pas détecter. La recherche, qui pourrait ouvrir la voie à la détection de signaux de l’univers primitif, a été publiée récemment dans Lettres d’examen physique.

Les ondes gravitationnelles, prédites par Albert Einstein au début du XXe siècle et détectées pour la première fois en 2015, sont les nouveaux messagers des processus les plus violents se déroulant dans l’univers. Les détecteurs d’ondes gravitationnelles balayent différentes gammes de fréquences, comme si vous déplaciez un cadran lors de la syntonisation d’une station de radio. Néanmoins, il existe des fréquences impossibles à couvrir avec les appareils actuels et qui peuvent abriter des signaux fondamentaux pour comprendre le cosmos. Un exemple particulier peut être vu dans les ondes microhertz, qui auraient pu être produites à l’aube de notre univers, et sont pratiquement invisibles même pour la technologie la plus avancée disponible aujourd’hui.

Dans un article récemment publié dans la revue Lettres d’examen physique, les chercheurs Diego Blas du Département de physique de l’Universitat Autonomous de Barcelona (UAB) et de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), et Alexander Jenkins de l’University College London (UCL), soulignent qu’un détecteur d’ondes gravitationnelles naturelles existe dans notre environnement immédiat : le système Terre-Lune. Les ondes gravitationnelles qui frappent constamment ce système génèrent de minuscules déviations dans l’orbite de la lune. Bien que ces déviations soient infimes, Blas et Jenkins prévoient de profiter du fait que la position exacte de la lune est connue avec une erreur d’au plus un centimètre, grâce à l’utilisation de lasers envoyés de différents observatoires qui se réfléchissent en permanence sur des miroirs laissés sur la surface de la lune par la mission spatiale Apollo et d’autres. Cette précision incroyable, avec une erreur d’un milliardième de partie au plus, est ce qui peut permettre de détecter une petite perturbation causée par d’anciennes ondes gravitationnelles. L’orbite de la Lune dure environ 28 jours, ce qui se traduit par une sensibilité particulièrement pertinente lorsqu’il s’agit du microhertz, la gamme de fréquences qui intéresse les chercheurs.

De même, ils proposent également d’utiliser les informations que d’autres systèmes binaires de l’univers peuvent fournir comme détecteurs d’ondes gravitationnelles. C’est le cas des systèmes binaires de pulsars répartis dans toute la galaxie, systèmes dans lesquels le faisceau de rayonnement du pulsar permet d’obtenir l’orbite de ces étoiles avec une précision incroyable (avec une précision au millionième). Etant donné que ces orbites durent environ 20 jours, le passage des ondes gravitationnelles dans la gamme de fréquences du microhertz les affecte particulièrement. Blas et Jenkins ont conclu que ces systèmes pourraient également être des détecteurs potentiels de ces types d’ondes gravitationnelles.

Avec ces “détecteurs naturels” dans la gamme de fréquence du microhertz, Blas et Jenkins ont pu proposer une nouvelle forme d’étude des ondes gravitationnelles émises par l’univers lointain. Plus précisément, ceux produits par la présence possible de transitions dans des phases hautement énergétiques de l’univers primitif, couramment observées dans de nombreux modèles.

“Ce qui est peut-être le plus intéressant, c’est que cette méthode complète les futures missions ESA/NASA, comme LISA, et les observatoires participant au projet Square Kilometre Array (SKA), pour atteindre une couverture quasi totale des ondes gravitationnelles issues du nanohertz (SKA) jusqu’aux gammes de fréquences centihertz (LIGO/VIERGE). Cette couverture est indispensable pour obtenir une image précise de l’évolution de l’univers, ainsi que de sa composition », explique Diego Blas. “Couvrir la gamme de fréquences microhertz est un défi, qui peut maintenant être réalisable sans avoir besoin de construire de nouveaux détecteurs, et en observant uniquement les orbites des systèmes que nous connaissons déjà. Cette connexion entre les aspects fondamentaux de l’univers et des objets plus banals est particulièrement fascinante et peut éventuellement conduire à la détection des premiers signaux que nous ayons jamais vus, et ainsi changer ce que nous savons du cosmos », conclut-il.


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Plus d’information:
Diego Blas et al, Combler l’écart μHz dans le paysage des ondes gravitationnelles avec des résonances binaires, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103 / PhysRevLett.128.101103

Fourni par l’Université autonome de Barcelone

Citation: L’orbite de la Lune proposée comme détecteur d’ondes gravitationnelles (17 mars 2022) récupéré le 17 mars 2022 sur https://phys.org/news/2022-03-moon-orbit-gravitational-detector.html

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