En el pulso de los púlsares y la luz polar

El cielo nocturno baila desde la aurora sobre el Laboratorio del Sector Oscuro en la Estación Amundsen-Scott del Polo Sur en el Polo Sur geográfico. A la derecha, dentro del escudo de tierra plateado, está BICEP3, que se ha observado desde 2016. La colaboración BICEP / Keck incluye una serie de telescopios de pequeña apertura, incluido el BICEP3, que buscan buscar firmas de inflación de ondas gravitacionales. Crédito: Robert Schwarz

Frente a la trágica pérdida del Observatorio de Arecibo de Puerto Rico y los costos a menudo prohibitivos de las misiones satelitales, los astrónomos están buscando alternativas inteligentes para continuar respondiendo preguntas fundamentales en física.

En la conferencia de prensa durante la reunión de abril APS 2021, revelarán nuevas tácticas en ambos hemisferios de ondas gravitacionales iluminadoras y materia oscura.

Brilla con la luz más antigua del universo sobre la materia oscura.

En el Polo Sur, una poderosa variedad de telescopios podría agregar una nueva función: estudiar la naturaleza de la materia oscura y la historia de las estrellas.

Solo los satélites pueden estudiar todo el cielo, mientras que los telescopios en la Tierra pueden pasar años recopilando grandes cantidades de datos en áreas pequeñas. La matriz BICEP / Keck fue diseñada como el detector de polarización más sensible del mundo para objetos celestes medianos y grandes. Desde la Antártida, el kit escanea pequeñas áreas del resplandor del Big Bang en busca de ondas gravitacionales primordiales.

Cyndia Yu, graduada de la Universidad de Stanford, y el equipo de BICEP / Keck están investigando la posibilidad de que los mismos telescopios puedan aumentar la longitud de sus escaneos y, por lo tanto, capturar áreas mucho más grandes.

“Apreciamos cada vez más la promesa de pasar de detectar señales muy débiles en un área pequeña a buscar características en un área más amplia del cielo”, dijo Yu.

El enfoque no convencional arrojó resultados prometedores desde el principio. Yu compartirá los resultados preliminares de los escaneos simulados y un pronóstico de cuán sensibles serán los telescopios a los objetivos, incluidos los candidatos para la materia oscura similar a un axión y las aniquilaciones de WIMP.

“Las misiones satelitales son muy raras y costosas, por lo que cualquier oportunidad de obtener más mediciones de programas terrestres es muy emocionante”, dijo.

Detectando rastros de agujeros negros supermasivos

En el hemisferio norte, los detectores del tamaño de galaxias buscan ondas gravitacionales de muy baja frecuencia de los agujeros negros más grandes del universo.

Una ilustración representativa de la Tierra incrustada en el espacio-tiempo (que se deforma por las ondas gravitacionales del fondo) y su efecto sobre las señales de radio de los púlsares observados. Fuente: Tonia Klein / NANOGrav

“De alguna manera, estas matrices son similares al detector LIGO”, dijo Megan DeCesar, científica principal de la Universidad George Mason, refiriéndose al observatorio que detectó por primera vez ondas gravitacionales de otros tipos de agujeros negros más pequeños.

“Mientras que LIGO usa láseres en la Tierra, los temporizadores de púlsares usan pulsos constantes de ondas de radio de estrellas pequeñas, densas y de rápido giro llamadas púlsares que se encuentran a miles de años luz de la Tierra”, dijo.

DeCesar y el Observatorio Norteamericano de Nanohercios de Ondas Gravitacionales analizaron datos de varios años sobre púlsares.

Recientemente informaron de una señal que podría ser el primer indicio de un fondo de ondas gravitacionales y que fue más fuerte de lo esperado a partir de datos anteriores. Si se confirma que es una señal de onda gravitacional, significaría el descubrimiento de ondas gravitacionales producidas por múltiples sistemas binarios de agujeros negros, cada uno de los cuales eventualmente se fusionará para formar agujeros negros individuales aún más grandes.

Arecibo jugó un papel clave en las observaciones de NANOGrav. Su caída en diciembre fue un golpe para la colaboración, pero gracias al aumento de las observaciones en Green Bank y otras instalaciones de NANOGrav, todavía está en camino de detectar ondas gravitacionales a partir de datos durante los próximos años. DeCesar discutirá cómo los telescopios actuales en West Virginia, Nuevo México y Columbia Británica y las futuras matrices de radio sensibles permitirán a NANOGrav alcanzar sus objetivos científicos relacionados con las ondas gravitacionales.

Proporcionado por la Sociedad Estadounidense de Física

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