Учёные из Бирмингемского и Сассексского университетов представили новую концепцию детектора гравитационных волн, способного регистрировать сигналы в миллигерцевом диапазоне частот (от 10-5 до 1 Гц). Эта частотная полоса до сих пор оставалась недоступной для современных инструментов, таких как наземные интерферометры LIGO и Virgo, которые фиксируют высокочастотные волны, и массивы, работающие на ультранизких частотах.
Новый резонаторный детектор использует технологии, изначально разработанные для оптических атомных часов — ультраустойчивые оптические полости позволяют измерять крошечные сдвиги фазы лазерного излучения, вызванные прохождением гравитационной волны. В отличие от крупных интерферометров, эти приборы компактны и менее подвержены сейсмическим шумам.
По словам Веры Гуэрреры из Университета Бирмингема, детекторы такого типа могут поместиться на лабораторном столе, что открывает возможность создания глобальной сети с целью обнаружения сигналов, которые ранее оставались невидимыми.
Иллюстрация: Jurik / Alamy
Ожидается, что миллигерцевый диапазон поможет обнаружить гравитационные волны, исходящие от компактных двойных систем белых карликов, а также от слияний сверхмассивных чёрных дыр. Космическая миссия LISA, нацеленная на этот же диапазон, запланирована к запуску только в 2030-х годах, тогда как новый оптический резонаторный детектор способен начать работу уже сейчас.
Профессор Ксавье Кальме из Университета Сассекса отметил, что предложенный метод позволит проверить астрофизические модели двойных систем в нашей галактике, исследовать слияния массивных чёрных дыр и даже искать фон гравитационных волн от ранней Вселенной. Компактность и относительно низкая стоимость делают эту технологию перспективной для оперативного расширения диапазона наблюдений.
Каждый такой прибор содержит две ортогональные ультраустойчивые оптические полости и атомный частотный эталон, что обеспечивает многоканальное детектирование волн, а также возможность определять поляризацию и направление источника.
Так, новая технология открывает доступ к ранее недоступному сегменту гравитационного спектра и может дополнять работу существующих высокочастотных обсерваторий, таких как LIGO, а также предстоящих космических миссий.
