Le concept révolutionnaire proposé par l'équipe du professeur Liu du département de physique de la HKUST permet à un seul télescope astronomique situé dans la magnétosphère terrestre de fonctionner comme un détecteur de signaux GW. Crédit : HKUST
Les chercheurs ont introduit une méthode innovante de détection des ondes gravitationnelles utilisant des télescopes astronomiques pour convertir ondes gravitationnelles en signaux électromagnétiques dans les magnétosphères planétaires, facilitant l'étude des premiers stades de l'univers et des phénomènes cosmiques.
Les scientifiques ont proposé une méthode révolutionnaire pour détecter les ondes gravitationnelles à haute fréquence (HFGW). Dirigée par le professeur Tao Liu, professeur agrégé du département de physique de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong (HKUST), l'approche innovante de l'équipe de recherche pourrait permettre la détection réussie des HFGW en utilisant des télescopes astronomiques existants et technologiquement réalisables dans un environnement planétaire. magnétosphère. Cela ouvrirait de nouvelles possibilités pour étudier l’univers primitif et les événements cosmiques violents de manière efficace et techniquement viable.
Défis de l’observation des ondes gravitationnelles
Les ondes gravitationnelles (GW) sont produites par divers phénomènes astronomiques, tels que les transitions de phase dans l'univers primitif et les collisions de trous noirs primordiaux. Cependant, leurs effets sont extrêmement faibles et n’ont été découverts que dans une bande de fréquences relativement basses grâce à la méthode d’interférométrie. L'observation de l'univers à l'aide de GW présente donc des défis technologiques importants, notamment pour sonder la bande haute fréquence au-dessus du kilohertz, où l'usage de l'interférométrie devient fortement restreint.
Percée dans la conversion électromagnétique des GW
Pour résoudre cette difficulté, le professeur Tao Liu et son chercheur postdoctoral, le Dr Chen Zhang, ont collaboré avec le professeur Jing Ren de l'Institut de physique des hautes énergies de l'Académie chinoise des sciences et ont réalisé une avancée significative dans leur récente étude. La recherche capitalise sur l’effet physique fascinant selon lequel les GW résidant dans un champ magnétique peuvent être converties en ondes électromagnétiques potentiellement détectables. En tirant parti des trajets étendus au sein de la magnétosphère planétaire, l’efficacité de la conversion est augmentée, produisant davantage de signaux d’ondes électromagnétiques. La capacité de détection peut être encore améliorée pour les télescopes dotés d’un large champ de vision en raison de la distribution angulaire étendue du flux de signaux au sein d’un tel laboratoire planétaire.
Avantages de la nouvelle méthode de détection
Cette méthode innovante permet à un seul télescope astronomique de fonctionner comme détecteur de signaux GW. En combinant plusieurs télescopes, une large couverture des fréquences HFGW, allant du mégahertz à 1028 hertz, peut être atteint. Cette gamme de fréquences est équivalente au spectre électromagnétique utilisé dans les observations astronomiques et comprend une grande partie qui n’a jamais été explorée auparavant dans la détection des GW. L'étude fournit une première évaluation de la sensibilité des détecteurs satellitaires en orbite terrestre basse et des missions en cours au sein de Jupiterla magnétosphère.
La recherche a été publiée dans Lettres d'examen physique en mars et a ensuite été souligné par Nature Astronomy dans un article intitulé « Des laboratoires de la taille d’une planète offrent des informations cosmologiques » en mai. Cela souligne l’importance de la recherche pour ouvrir la voie à de futures études sur de nouvelles technologies de détection de GW.
