Un futuro rivelatore di onde gravitazionali nello spazio potrebbe rivelare i segreti dell'universo

Un nuovo studio ha dimostrato che in futuro il rilevamento delle onde gravitazionali dallo spazio consentirà l'identificazione di nuovi campi fondamentali e potenzialmente farà luce su aspetti oscuri dell'universo.

Il professor Thomas Sotiriu del Center for Gravitation dell'Università di Nottingham e Andrea Maselli, ricercatore presso GSSI e INFN, insieme ai ricercatori della SISSA e La Sapienza di Roma, hanno dimostrato la precisione senza precedenti con cui le osservazioni delle onde gravitazionali con il Laser Interferometer Space Antenna (LISA) potrà trovare nuovi campi fondamentali.

In questo nuovo studio, gli scienziati suggeriscono che LISA, il rivelatore di onde gravitazionali (GW) spaziale che dovrebbe essere lanciato dall'Agenzia spaziale europea (ESA) nel 2037, aprirà nuove opportunità per esplorare l'universo.

Il professor Thomas Sotiriu, direttore del Nottingham Gravity Centre, spiega: "Nuovi campi fondamentali, e in particolare scalari, sono stati proposti in vari scenari: come spiegazione della materia oscura, come causa dell'espansione accelerata dell'universo, o come manifestazioni a bassa energia di una descrizione coerente e completa della gravità e delle particelle elementari. Ora abbiamo dimostrato che LISA offre capacità di rilevamento senza precedenti per i campi scalari e questo apre interessanti opportunità per testare questi scenari".

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Le osservazioni di oggetti astrofisici con campi gravitazionali deboli e piccola curvatura dello spazio-tempo non hanno ancora fornito alcuna prova di tali campi. Tuttavia, c'è motivo di aspettarsi che le deviazioni dalla relatività generale o l'interazione tra gravità e nuovi campi saranno più evidenti a grandi distorsioni. Per questo motivo, il rilevamento delle onde gravitazionali, che ha aperto una nuova finestra sul regime del campo gravitazionale forte, è un'opportunità unica per rilevare questi campi.

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio alla modellazione del segnale e per la prima volta hanno eseguito una valutazione rigorosa della capacità di LISA di rilevare l'esistenza di campi scalari associati all'interazione gravitazionale. È interessante notare che questo approccio dipende dalla teoria, poiché non dipende dall'origine della carica stessa, né dalla natura del piccolo corpo. L'analisi mostra anche che tale misura può essere confrontata con forti limiti sui parametri teorici che segnano deviazioni dalla Teoria Generale della Relatività o dal Modello Standard.

LISA sarà dedicato al rilevamento delle onde gravitazionali utilizzando sorgenti astrofisiche, lavorerà in una costellazione di tre satelliti in orbita attorno al Sole a una distanza di milioni di chilometri l'uno dall'altro. LISA osserverà le onde gravitazionali emesse a bassa frequenza in una banda inaccessibile agli interferometri a terra a causa del rumore ambientale. Lo spettro visibile a LISA consentirà di studiare nuove famiglie di sorgenti astrofisiche diverse da quelle osservate da Virgo e LIGO, aprendo una nuova finestra sull'evoluzione degli oggetti compatti nei vari ambienti del nostro universo.

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