Entiendo que el próximo paso después de LIGO es planificar y construir eLISA , entiendo que en el espacio hay muchas menos interferencias en comparación con la Tierra, lo que lo convierte en una buena manera de detectar cosas que inicialmente no podíamos.
Con base en las ideas de las ondas gravitacionales, ¿sería posible detectar materia y energía oscuras? ¿Qué más podría decirnos eLISA sobre el universo?
El espacio es, como usted dice, bueno para eliminar gran parte del ruido de fondo que estropea los datos de LIGO, como el ruido sísmico, las perturbaciones del tráfico y la actividad maderera, las personas disparando a los tubos de rayos, etc. Pero otra razón importante para ir al espacio es para que básicamente puedas hacer una versión mucho más grande de LIGO. Los brazos de LIGO miden 4 km de largo; Los brazos de eLISA tendrán 1.000.000 km de largo. El principal efecto que esto tiene es reducir las frecuencias que estás viendo. Entonces, en lugar de los ~ 100 Hz de LIGO, eLISA buscará ~ 0.01 Hz.
Ahora bien, este cambio en la frecuencia también cambia las fuentes que observará. La detección GW150914 de LIGO fue un par de agujeros negros, cada uno con una masa de alrededor de 30 veces la masa de nuestro sol, y su frecuencia máxima fue de poco más de 100 Hz. Pero si tiene un par de agujeros negros más pesados, la frecuencia máxima será proporcionalmente más baja. Por ejemplo, si tiene un par de agujeros negros que tienen unas 300 000 veces la masa de nuestro sol, la frecuencia máxima será de poco más de 0,01 Hz. Entonces eLISA estará buscando este tipo de evento. También buscará fusiones en las que uno de los agujeros negros tenga una masa tan grande, pero el otro sea pequeño (estos se denominan "inspirales de relación de masa extrema").
Este documento ofrece una descripción bastante legible de todas las diferentes fuentes esperadas. Estos eventos normalmente serán invisibles para LIGO, porque ocurrirán en frecuencias demasiado bajas para que LIGO los vea. Más importante aún, también serán normalmente invisibles para todas nuestras otras formas de ver el universo. Entonces, si alguna vez queremos comprender estos fenómenos, necesitamos algo como eLISA.
Desafortunadamente, realmente no esperamos ver ningún efecto cosmológico en eLISA, o evidencia de materia oscura, energía oscura, cuerdas cósmicas, etc. Pero nunca se sabe si no se mira. Entonces, si hay una nueva física que aún no entendemos, eLISA podría decírnoslo.
La respuesta de Mike es buena, pero hay más. De hecho, puedes verlo en el artículo al que te refirió, es un artículo excelente. No solo describe las posibles fuentes, sino que apunta a la nueva física que podría ver. eLisa, también llamada ONG, será sensible a las ondas gravitacionales del universo primitivo (y posteriores), hasta 10 a menos 18 segundos después del Big Bang. Verá ondas gravitacionales de la fusión de agujeros negros masivos y supermasivos retrocediendo un poco en el tiempo, y de manera mucho más sensible que verá órdenes de magnitud Más detalles. Verá frecuencias extra bajas, lo que significa longitudes de onda extra grandes y, por lo tanto, ondas gravitacionales de objetos cosmológicos y astrofísicos mucho más grandes.
Por ejemplo, será sensible a las ondas gravitacionales emitidas por cuerdas cósmicas cosmológicas, si es que existen. Eso sería nueva física. También será sensible a las primeras transiciones de fase del universo, incluidas cosas como fluctuaciones para la inflación sobrante con la formación de pequeñas burbujas y otros cambios importantes en la historia cosmológica; consulte el artículo. Si encuentra alguno de esos, también puede encontrar evidencia de dimensiones más altas en el espacio-tiempo y la teoría de cuerdas, un gran impacto físico si se encuentra algo.
En cuanto a los agujeros negros, investigará si se comportan como predice la relatividad general. Probará el teorema de ausencia de cabello, viendo si la masa y el espín es todo lo que tienen, midiendo varios momentos multipolares. Por lo tanto, determinará si la relatividad general en el régimen ultra fuerte necesita modificación o no, o si hay otros tipos exóticos de materia alrededor que podrían darles pelo (por ejemplo, algún campo escalar u otros). Determinará si pueden ser estrellas bosónicas (partículas similares a Higgs colapsadas como estrellas de neutrones). Será sensible a la nueva física significativa.
Buscará otros tipos de ruptura de simetría como la que dividió la fuerza electrodébil en electromagnética y débil. En el LHC las energías a alcanzar serán del orden de unos 15 TEVs. La radiación gravitatoria vista desde los primeros tiempos del universo incluirá eventos en el rango de 1000 TEV.
La sensibilidad de eLisa es mucho mayor que la de Ligo. Principalmente debido a las longitudes de brazo del interferómetro mucho más largas, 1 millón de kilómetros frente a los 5 km de Ligo más o menos. Verá agujeros negros en espiral para fusionarse durante mucho más tiempo que Ligo. Ligo vio el último 1/4 de segundo de las fusiones de agujeros negros, con una SNR relativamente baja. eLisa verá agujeros negros supermasivos en todo el universo en espiral y luego fusionándose hasta meses antes de fusionarse, promediando así una gran cantidad de datos. Verá las fusiones y caídas de anillos reales con mucha más sensibilidad que Ligo, por lo que podrá ver cualquier desviación menor de las predicciones de la relatividad general, en el dominio de la gravedad fuerte. Eso incluirá muchos más detalles en la fase de fusión y posiblemente efectos de orden superior que describan la dinámica de la fusión y luego el anillo. Determinará un límite inferior para la masa del gravitón al ver cualquier dispersión en la velocidad de las ondas gravitacionales como función de la frecuencia, hasta órdenes o magnitudes mejores que lo que sabemos ahora. Puede eliminar varias mejoras o teorías de gravedad alternativas de esa manera. Verá ondas gravitacionales de estrellas de neutrones binarias
Detectará tantos agujeros negros supermasivos que podrá formar una historia de formación galáctica, sembrada por esos agujeros negros en sus centros. Podría, pero no vi ningún detalle, por lo tanto, determine algunos detalles más sobre las características de la materia oscura que también se sabe que ayuda en la formación de galaxias.
No había visto nada en el artículo sobre materia oscura o energía. Pero no lo leí todo cuidadosamente.
Sabía algo de esto, pero el artículo me abrió los ojos al extraordinario nuevo reino de la física que abren estos observatorios gravitacionales.
No está mal para solo 3 satélites.
usuario51515
Miguel