חוקרים מבריטניה מציגים גלאי שולחני המבוסס על מהודים אופטיים ושעונים אטומיים, הפותח גישה ל“תחום האמצעי” של גלי כבידה ויכול לחשוף ננסים לבנים בינאריים, מיזוגי חורים שחורים ורקע סטוכסטי – וגשר עד שיגור טלסקופ החלל LISA.
מדענים תכננו גלאי חדש וקומפקטי שיכול לחוש גלי כבידה בתחום תדרים שהיה חסר זמן רב, ופוטנציאלית לגלות אירועים קוסמיים שלא נצפו מעולם קודם.
מפצחים את השטח המת של גלי כבידה
מדענים הציגו שיטה פורצת דרך לגילוי גלי כבידה בתחום התדרים של אלפיות הרצים, ופתחו חלון חדש לאירועים אסטרופיזיים וקוסמולוגיים שהתצפיות הנוכחיות לא יכולות עדיין להגיע אליהם.
גלי כבידה, שאיינשטיין חזה כאדוות במארג החלל זמן, התגלו בתדרים גבוהים באמצעות מכשירים קרקעיים כמו LIGO ו-Virgo, ובתדרים מאוד נמוכים באמצעות מערכי תזמון פולסרים. אבל התחום האמצעי בין הקצוות האלה נשאר זמן רב לא נגיש לצפייה.
חוקרים מהאוניברסיטאות של ברמינגהם וסאסקס הציעו עכשיו גלאי קומפקטי שמשתמש בטכנולוגיות מתקדמות של מהודים אופטיים ושעונים אטומיים כדי לגלות גלי כבידה בתחום החמקמק של אלפיות הרצים (10-5 – 1 Hz).
מהודים אופטיים פוגשים שעונים אטומיים
במאמר שהתפרסם לאחרונה הצוות מתאר גלאי שמשתמש בטכניקות שפותחו לראשונה עבור שעונים אטומיים אופטיים. החידושים האלה בתכנון של מהודים אופטיים מאפשרים למדוד שינויים קטנים מאוד באור לייזר כשגלי כבידה עוברים דרכו. שלא כמו אינטרפרומטרים מסיביים, המדגם הזה קומפקטי ועמיד בפני רעש סייסמי וניוטוני.
המחברת המשותפת ד"ר ורה גואררה הסבירה: "על ידי שימוש בטכנולוגיה שהבשילה בהקשר של שעונים אטומיים אופטיים, אנו יכולים להרחיב את ההגעה של גילוי גלי כבידה לתחום חדש לגמרי של תדרים באמצעות מכשירים שאפשר להניח על שולחן במעבדה. זה פותח את האפשרות המלהיבה של בניית רשת גלובלית של גלאים כאלה וחיפש אחר אותות שאחרת היו נשארים חבויים עוד עשור לפחות".
חלון למקורות קוסמיים
תחום אלפיות ההרצים, המכונה גם "התחום האמצעי", צפוי להכיל אותות ממגוון רחב של מקורות אסטרופיזיקליים וקוסמולוגיים, כולל ננסים לבנים בינאריים וחורים שחורים מתמזגים. פרויקטים חלליים גדולים כמו LISA מתוכננים לחקור את אותו התחום, אבל הם לא צפויים להתחיל לפעול לפני שנות השלושים. לעומת זאת, גלאי המהודים האופטיים המוצעים יוכלו להתחיל לחקור את התופעות האלה מוקדם יותר בהרבה.
המחבר המשותף פרופסור גזבייה קלמה הוסיף: "הגלאי הזה מאפשר לנו לבדוק מודלים אסטרופיזיקליים של מערכות בינאריות בגלקסיה שלנו, לחקור את המיזוגים של חורים שחורים מסיביים, ואפילו לחפש רקעים סטוכסטיים מהיקום המוקדם. באמצעות השיטה הזאת, יש לנו את הכלים להתחיל לחקור את האותות האלה מהקרקע, ולפתוח דרך למשימות חלל עתידיות".
גישור הפער עד LISA
משימות חלל כמו LISA יאפשרו רגישות טובה יותר, אבל יעבור עשור עד שיתחילו לפעול. גלאי המהוד האופטי המוצעים הם אמצעי מיידי ומשתלם לחקור את תחום אלפיות ההרצים.
כל יחידה כוללת שני מהודים אופטיים אורתוגונליים מאוד יציבים וייחוס תדר אטומי, המאפשרים גילוי רב-ערוצי של אותות גלי כבידה. התצורה הזאת מגבירה את הרגישות וגם מאפשרת זיהוי של קיטוב הגל והכיוון של המקור.
