۶ اکتبر ۲۰۲۵-امواج گرانشی از ادغام سیاهچالهها-اعتبار: پیتر جوریک/آلامی
دانشمندان از رویکرد جدیدی برای تشخیص امواج گرانشی در محدوده فرکانس میلی هرتز رونمایی کرده‌اند که دسترسی به پدیده‌های اخترفیزیکی و کیهان‌شناسی را که در حال حاضر با ابزارهای موجود قابل تشخیص نیستند، فراهم می‌کند.
امواج گرانشی در فرکانس‌های بالا توسط تداخل‌سنج‌های زمینی مانند LIGO و Virgo و در فرکانس‌های بسیار پایین توسط آرایه‌های زمان‌سنجی تپ‌اخترها مشاهده شده‌اند.با این حال، محدوده باند میانی همچنان یک نقطه کور علمی باقی مانده است.
مفهوم جدید آشکارساز که توسط محققان دانشگاه بیرمنگام و دانشگاه ساسکس توسعه یافته است، از فناوری‌های پیشرفته حفره نوری و ساعت اتمی برای تشخیص امواج گرانشی در باند فرکانسی گریزان میلی هرتز (۱۰⁻⁵-۱ هرتز) استفاده می‌کند.
این تحقیق، آشکارسازی را آشکار می‌کند که از پیشرفت‌های فناوری تشدیدگر نوری، که در ابتدا برای ساعت‌های اتمی نوری توسعه داده شده بود، برای اندازه‌گیری تغییرات فاز کوچک در نور لیزر ناشی از عبور امواج گرانشی استفاده می‌کند.برخلاف تداخل‌سنج‌های بزرگ‌مقیاس، این آشکارسازها جمع‌وجور هستند و در برابر نویز لرزه‌ای و نیوتنی نسبتاً مقاوم‌اند.
دکتر ورا گواررا، از دانشگاه بیرمنگام، که در این مطالعه همکاری داشته است، توضیح داد: «با استفاده از فناوری بالغ‌شده در زمینه ساعت‌های اتمی نوری، می‌توانیم دامنه تشخیص امواج گرانشی را به یک محدوده فرکانسی کاملاً جدید با ابزارهایی که روی میز آزمایشگاه جا می‌شوند، گسترش دهیم. این امر امکان هیجان‌انگیزی را برای ساخت یک شبکه جهانی از چنین آشکارسازهایی و جستجوی سیگنال‌هایی که در غیر این صورت حداقل برای یک دهه دیگر پنهان می‌ماندند، فراهم می‌کند.»
انتظار می‌رود باند فرکانسی میلی هرتز – که گاهی اوقات «باند میانی» نامیده می‌شود – میزبان سیگنال‌هایی از منابع اخترفیزیکی و کیهان‌شناسی متنوعی، از جمله دوتایی‌های فشرده کوتوله‌های سفید و ادغام سیاهچالهها باشد.
ماموریت‌های فضایی بلندپروازانه‌ای مانند LISA نیز این باند فرکانسی را هدف قرار می‌دهند، اما قرار است در دهه ۲۰۳۰ پرتاب شوند. آشکارسازهای تشدیدگر نوری پیشنهادی اکنون می‌توانند کاوش در این قلمرو را آغاز کنند.
پروفسور خاویر کالمت، از دانشگاه ساسکس، یکی از نویسندگان این مقاله، اظهار داشت: «این آشکارساز به ما امکان می‌دهد مدل‌های اخترفیزیکی سیستم‌های دوتایی در کهکشان خود را آزمایش کنیم، ادغام سیاهچاله‌های عظیم را بررسی کنیم و حتی به دنبال پس‌زمینه‌های تصادفی از جهان اولیه باشیم.
«با این روش، ابزارهایی برای شروع کاوش این سیگنال‌ها از زمین داریم و راه را برای ماموریت‌های فضایی آینده باز می‌کنیم.»
در حالی که ماموریت‌های فضایی آینده، مانند LISA، حساسیت بالاتری ارائه خواهند داد، اما عملیاتی شدن آنها هنوز بیش از یک دهه طول می‌کشد. آشکارسازهای حفره نوری پیشنهادی، ابزاری فوری و مقرون به صرفه برای کاوش در باند میلی هرتز ارائه می‌دهند.
این مطالعه همچنین نشان می‌دهد که ادغام این آشکارسازها با شبکه‌های ساعت موجود می‌تواند تشخیص امواج گرانشی را حتی به فرکانس‌های پایین‌تر نیز گسترش دهد و رصدخانه‌های فرکانس بالا مانند LIGO را تکمیل کند.
هر واحد از دو حفره نوری فوق پایدار متعامد و یک مرجع فرکانس اتمی تشکیل شده است که امکان تشخیص چند کاناله سیگنال‌های موج گرانشی را فراهم می‌کند.این پیکربندی نه تنها حساسیت را افزایش می‌دهد، بلکه امکان شناسایی قطبش موج و جهت منبع را نیز فراهم می‌کند.
