В статье, опубликованной сегодня в Physical Review Letters, Валери Домке из ЦЕРНа и Камило Гарсиа-Селли из DESY сообщают о новой методике поиска гравитационных волн—ряби в ткани пространства-времени, которая была впервые обнаружена сотрудниками LIGO и Virgo в 2015 году и принесла Райнеру Вайсу, Барри Баришу и Кипу Торну Нобелевскую премию по физике в 2017 году.

Метод Домке и Гарсиа-Кели основан на преобразовании гравитационных волн высокой частоты (от мегагерца до гигагерца) в радиоволны. Это преобразование происходит в присутствии магнитных полей и искажает реликтовое излучение ранней Вселенной, известное как космический микроволновый фон, который пронизывает вселенную.

Исследовательская дуэт показывает, что это искажение, выведенное из космических микроволновых фоновых данных, полученных с помощью радиотелескопов, может быть использовано для поиска высокочастотных гравитационных волн, генерируемых космическими источниками, такими как источники из темных веков или еще более далеких времен нашей космической истории. Темные века - это период между временем образования атомов водорода и моментом, когда первые звезды осветили космос.

"Вероятность того, что эти высокочастотные гравитационные волны преобразуются в радиоволны, ничтожна, но мы уравновешиваем эти шансы с помощью огромного детектора-космоса", - объясняет Домке. "Космический микроволновый фон обеспечивает верхнюю границу амплитуды высокочастотных гравитационных волн, которые преобразуются в радиоволны. Эти высокочастотные волны находятся вне досягаемости лазерных интерферометров LIGO, Virgo и KAGRA."

Домке и Гарсия-Кели вывели две такие верхние границы, используя измерения космического микроволнового фона с двух радиотелескопов: аэростатного прибора ARCADE 2 и телескопа EDGES, расположенного в радиоастрономической обсерватории Мерчисона в Западной Австралии. Исследователи обнаружили, что для самых слабых космических магнитных полей, определенных по текущим астрономическим данным, измерения краев приводят к максимальной амплитуде одной части в 1012 для гравитационной волны с частотой около 78 МГц, тогда как измерения аркады 2 дают максимальную амплитуду одной части в 1014 на частоте 3-30 ГГц. Для самых сильных возможных космических магнитных полей эти границы более жесткие-одна часть в 1021 (края) и одна часть в 1024 (аркада 2)-и примерно на семь порядков более жесткие, чем текущие границы, полученные из существующих лабораторных экспериментов.

Домке и Гарсия-Селли говорят, что данные радиотелескопов нового поколения, таких как массив квадратных километров, а также улучшенный анализ данных должны еще больше ужесточить эти границы и, возможно, даже могут обнаружить гравитационные волны из темных веков и более ранних космических времен.

ИСТОЧНИК