Ein zukünftiger Gravitationswellendetektor im Weltraum könnte die Geheimnisse des Universums lüften

Eine neue Studie hat gezeigt, dass der Nachweis von Gravitationswellen aus dem Weltraum in Zukunft die Identifizierung neuer fundamentaler Felder ermöglichen und möglicherweise neues Licht auf obskure Aspekte des Universums werfen wird.

Professor Thomas Sotiriu vom Centre for Gravitation an der University of Nottingham und Andrea Maselli, Forscher bei GSSI und INFN, haben zusammen mit Forschern von SISSA und La Sapienza in Rom die beispiellose Präzision gezeigt, mit der Beobachtungen von Gravitationswellen mit dem Laser Interferometer Space durchgeführt werden können Antenna (LISA) wird in der Lage sein, neue fundamentale Felder zu finden.

In dieser neuen Studie schlagen Wissenschaftler vor, dass LISA, der weltraumgestützte Gravitationswellendetektor (GW), der voraussichtlich 2037 von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) gestartet wird, neue Möglichkeiten für die Erforschung des Universums eröffnen wird.

Professor Thomas Sotiriu, Direktor des Nottingham Gravity Centre, erklärt: „Neue fundamentale Felder und insbesondere Skalare wurden in verschiedenen Szenarien vorgeschlagen: als Erklärung für dunkle Materie, als Ursache für die beschleunigte Expansion des Universums oder als niederenergetische Manifestationen einer konsistenten und vollständigen Beschreibung von Gravitation und Elementarteilchen. Wir haben jetzt gezeigt, dass LISA beispiellose Erkennungsmöglichkeiten für Skalarfelder bietet, und dies eröffnet spannende Möglichkeiten zum Testen dieser Szenarien.“

Auch interessant:

• Ein vollständiger Katalog der Gravitationswellen wurde veröffentlicht
• Astronomen haben mithilfe von Gravitationslinsen eine ferne Galaxie entdeckt

Beobachtungen von astrophysikalischen Objekten mit schwachen Gravitationsfeldern und kleiner Krümmung der Raumzeit haben bisher keine Hinweise auf solche Felder geliefert. Es ist jedoch zu erwarten, dass Abweichungen von der Allgemeinen Relativitätstheorie oder die Wechselwirkung zwischen Gravitation und neuen Feldern bei großen Verzerrungen stärker auffallen werden. Aus diesem Grund ist die Detektion von Gravitationswellen, die ein neues Fenster in das Regime starker Gravitationsfelder öffnete, eine einzigartige Möglichkeit, diese Felder zu entdecken.

Die Forscher entwickelten einen neuen Ansatz zur Modellierung des Signals und führten zum ersten Mal eine strenge Bewertung der Fähigkeit von LISA durch, die Existenz von Skalarfeldern im Zusammenhang mit Gravitationswechselwirkungen zu erkennen. Es ist bemerkenswert, dass dieser Ansatz von der Theorie abhängt, da er weder vom Ursprung der Ladung selbst noch von der Natur des kleinen Körpers abhängt. Die Analyse zeigt auch, dass eine solche Messung mit starken Einschränkungen der theoretischen Parameter verglichen werden kann, die Abweichungen von der Allgemeinen Relativitätstheorie oder dem Standardmodell markieren.

LISA wird sich der Detektion von Gravitationswellen mit astrophysikalischen Quellen widmen und in einer Konstellation von drei Satelliten arbeiten, die die Sonne in einem Abstand von Millionen Kilometern voneinander umkreisen. LISA wird Gravitationswellen beobachten, die bei niedriger Frequenz in einem Band emittiert werden, das für bodengestützte Interferometer aufgrund von Umgebungsrauschen nicht zugänglich ist. Das für LISA sichtbare Spektrum wird es ermöglichen, neue Familien astrophysikalischer Quellen zu untersuchen, die sich von denen unterscheiden, die von Virgo und LIGO beobachtet wurden, und ein neues Fenster in die Entwicklung kompakter Objekte in verschiedenen Umgebungen unseres Universums öffnen.

Lesen Sie auch:

• Das Konzept eines Lasers, der ein Raumschiff in 45 Tagen zum Mars bringen wird, wurde erstellt
• Die Sonne könnte eine unerklärte Wasserquelle der Erde sein