Um pequeno detector poderia revelar ondas gravitacionais que nunca vimos antes

Ondas gravitacionais-levantamentos no espaço-tempo previstos por Einstein-foram observados em altas frequências por interferômetros no solo, como LIGO e Virgem, e em frequências ultra-baixas por matrizes de tempo de pulsar. No entanto, a faixa de banda média permaneceu um ponto cego científico.

Desenvolvido por pesquisadores das universidades de Birmingham e Sussex, o novo conceito de detector usa a cavidade óptica de ponta e as tecnologias de relógio atômico para detectar ondas gravitacionais na ilusória banda de frequência Milli-Hertz (10⁻⁵-1 Hz).

Publicando sua proposta hoje (3 de outubro) em Gravidade clássica e quânticao cientista revela um detector que usa avanços na tecnologia de ressonador óptico, originalmente desenvolvido para relógios atômicos ópticos, para medir pequenas mudanças de fase na luz do laser causadas pela passagem de ondas gravitacionais. Ao contrário dos interferômetros em larga escala, esses detectores são compactos, relativamente imunes ao ruído sísmico e newtoniano.

O co-autor Dr. Vera Guarrera, da Universidade de Birmingham, comentou: “Ao usar a tecnologia amadurecida no contexto de relógios atômicos ópticos, podemos estender o alcance da detecção de ondas gravitacionais em uma faixa de frequência completamente nova com os instrumentos que se encaixam em uma tabela de laboratório. Isso openingia a possibilidade de construir uma rede global de desperdores e pesquisas.

A banda de frequência Milli -Hertz – às vezes chamada de ‘banda média’ – deve hospedar sinais de uma variedade de fontes astrofísicas e cosmológicas, incluindo binários compactos de anãs brancas e fusões de buracos negros. Missões espaciais ambiciosas como Lisa também têm como alvo essa faixa de frequência, mas estão programadas para lançamento na década de 2030. Os detectores de ressonador óptico propostos podem começar a explorar esse território agora.

O co-autor, professor Xavier Calmet, da Universidade de Sussex, comentou: “Este detector nos permite testar modelos astrofísicos de sistemas binários em nossa galáxia, explorar as fusões de enormes buracos negros e até procurar esses sinais de abertura estocástica, o futuro do universo.

Embora futuras missões espaciais como Lisa ofereçam sensibilidade superior, sua operação está a mais de uma década. Os detectores de cavidade óptica propostos fornecem um meio imediato e econômico para explorar a banda Milli-Hz.

O estudo também sugere que a integração desses detectores com redes de relógio existentes pode estender a detecção de ondas gravitacionais para frequências ainda mais baixas, complementando observatórios de alta frequência como o LIGO.

Cada unidade consiste em duas cavidades ópticas ultrastresas ortogonais e uma referência de frequência atômica, permitindo a detecção multicanal de sinais de ondas gravitacionais. Essa configuração não apenas aumenta a sensibilidade, mas também permite a identificação da polarização das ondas e da direção da fonte.