Jednym z wyzwań astronomii fal grawitacyjnych jest wyjście poza obserwacje łączenia się mas gwiazd. Zderzenie dwóch czarnych dziur lub gwiazd neutronowych uwalnia ogromną ilość energii grawitacyjnej, ale nawet to jest wyzwaniem do wykrycia. Fale grawitacyjne nie łączą się silnie z większością materii, więc obserwacja wymaga ogromnej liczby czułych obserwacji. Ale jesteśmy w tym coraz lepsi i jest kilka propozycji, które mają nadzieję posunąć nasze obserwacje jeszcze dalej. Jednym z przykładów jest niedawne badanie, które dotyczy wykorzystania magnetosfer Ziemi i Jowisza.

Obserwacja fal grawitacyjnych o wysokiej częstotliwości jest jednym ze świętych Graali astronomii fal grawitacyjnych. Zgodnie ze standardowym modelem kosmologii te fale o wysokiej częstotliwości powinny powstać we wczesnym okresie Wielkiego Wybuchu, szczególnie w wyniku okresu inflacji. Jako takie dostarczyłyby szczegółowych dowodów zarówno na wczesną inflację, jak i kosmiczną ewolucję. Ale w tej chwili te fale grawitacyjne są zbyt słabe i przypadkowe, aby można je było odróżnić od szumu tła.

Tak więc ta nowa praca dotyczy tego, jak można je zaobserwować pośrednio. Chociaż fale grawitacyjne o wysokiej częstotliwości są słabe, wchodzą w interakcje z materiałem, przez który przechodzą, ściskając je i lekko wyginając. Dotyczy to nie tylko materii, ale także pól magnetycznych. Kiedy fala grawitacyjna przechodzi przez pole magnetyczne, ściskanie i wyginanie przesuwa pole magnetyczne, które może wytwarzać fotony. Dlatego zespół zastanawiał się, jak to się stanie podczas przechodzenia przez dość silne pola magnetyczne, takie jak magnetosfery Ziemi i Jowisza.

Warto przeczytać!  Opracowanie opcji leczenia genetycznej utraty słuchu

Usuń wszystkie reklamy z Universe Today

Dołącz do naszego Patreona za jedyne 3 USD!

Korzystaj do końca życia bez reklam

Zarówno Ziemia, jak i Jowisz mają potężne magnetosfery. Ziemska magnetosfera jest jednym z powodów, dla których jesteśmy chronieni przed zjawiskami takimi jak rozbłyski słoneczne. Zespół obliczył widmo i intensywność fotonów, które mogą być wytwarzane przez magnetosfery Ziemi i Jowisza, a wyniki były zachęcające. W rzeczywistości obecne satelity Ziemi mogłyby potencjalnie uchwycić niektóre z tych fotonów, podobnie jak sonda Juno krążąca wokół Jowisza. Ale ponieważ te statki kosmiczne nigdy nie zostały zaprojektowane do obserwacji takich rzeczy, nie ma możliwości odróżnienia sygnałów od szumu radiowego w tle.

Ale badanie pokazuje, że możliwe jest obserwowanie skutków fal grawitacyjnych o wysokiej częstotliwości. Gdybyśmy wystrzelili specjalnie zaprojektowany statek kosmiczny na orbitę wokół Ziemi i Jowisza, powinniśmy być w stanie wykryć fotony indukowane grawitacyjnie. Co więcej, łącząc obserwacje z Ziemi i Jowisza, astronomowie mogliby również wskazać źródła fal grawitacyjnych, ponieważ od wykrycia na Ziemi i Jowiszu byłoby opóźnienie czasowe.

To ekscytujący czas dla astronomów zajmujących się falami grawitacyjnymi. Pole jest wciąż w powijakach, ale szybko dojrzewa. A badania takie jak to pokazują, że nie jesteśmy nawet blisko granic tego, co możemy pewnego dnia zaobserwować.

Odniesienie: Liu, Tao, Jing Ren i Chen Zhang. „Wykrywanie fal grawitacyjnych o wysokiej częstotliwości w magnetosferze planetarnej”. preprint arXiv arXiv:2305.01832 (2023).