På pulsen af ​​pulsarer og polarlys

Stillet over for det tragiske tab af Arecibo-observatoriet i Puerto Rico og de ofte uoverkommelige omkostninger ved satellitmissioner, astronomer søger efter kyndige alternativer til at fortsætte med at besvare grundlæggende spørgsmål inden for fysik.

På en pressekonference under aprilmødet i 2021 i APS, de vil afsløre nye taktikker på tværs af begge halvkugler til at belyse gravitationsbølger og mørkt stof.

Lyser det ældste lys i universet på mørkt stof

På Sydpolen, et kraftfuldt sæt teleskoper kunne tilføje en ny funktion:at studere mørkt stofs natur og stjerners historie.

Kun satellitter kan udføre undersøgelser af hele himlen, mens jordbaserede teleskoper er i stand til at bruge år på at akkumulere en masse data på små pletter. BICEP/Keck-arrayet er designet som verdens mest følsomme detektor for polarisering af mellemstore til store himmelelementer. Fra Antarktis, arrayet søger i små områder af Big Bangs efterglød for primordiale gravitationsbølger.

Cyndia Yu, en kandidatstuderende ved Stanford University, og BICEP/Keck-teamet undersøger muligheden for, at de samme teleskoper kan øge længden af ​​deres scanninger – og dermed fange meget større områder.

"Vi sætter mere og mere pris på løftet om at gå væk fra at opdage ekstremt svage signaler på et lille område, at lede efter funktioner på en større sky patch, " sagde Yu.

Den ukonventionelle tilgang har givet lovende tidlige resultater. Yu vil dele den indledende præstation af forsøgsscanninger og forudsige, hvor følsomme teleskoperne vil være over for mål, herunder axion-lignende mørkt stof-kandidater og WIMP-udslettelse.

"Satellitmissioner er meget sjældne og dyre, så enhver chance, vi får for at foretage flere målinger fra jordbaserede programmer, er meget spændende, " hun sagde.

At fange kølvandet på supermassive sorte huller

På den nordlige halvkugle, Detektorer på størrelse med galakse jager efter gravitationsbølger med meget lav frekvens fra de største sorte huller i universet.

"På nogle måder, disse arrays er som LIGO-detektoren, " sagde Megan DeCesar, Seniorforsker ved George Mason University, med henvisning til observatoriet, der først opdagede gravitationsbølger fra andre typer af mindre sorte huller.

"Mens LIGO bruger lasere på Jorden, pulsar timing arrays bruger stabile impulser af radiobølger fra små, tæt, hurtigt roterende stjerner kaldet pulsarer, der er placeret tusinder af lysår fra Jorden, " hun sagde.

DeCesar og det nordamerikanske Nanohertz Observatory for Gravitational Waves samarbejde analyserede mere end et dusin års pulsardata.

De rapporterede for nylig et signal, der kan være det første antydning af en gravitationsbølgebaggrund, og som var stærkere end forventet baseret på tidligere data. Hvis det bekræftes at være et gravitationsbølgesignal, det ville betyde opdagelsen af ​​gravitationsbølger produceret fra mange dobbelt-sorte hul-systemer, som hver især i sidste ende vil smelte sammen og danne endnu større enkelte sorte huller.

Arecibo spillede en afgørende rolle i NANOGrav-observationer. Dets sammenbrud i december var et slag for samarbejdet, men takket være øgede observationer ved Green Bank og andre faciliteter, NANOGrav er stadig på vej til at opdage gravitationsbølger med flere års data. DeCesar vil diskutere, hvordan nuværende teleskoper i West Virginia, Ny mexico, og British Columbia, og fremtidige følsomme radiosystemer, vil gøre det muligt for NANOGrav at opfylde sine gravitationsbølgevidenskabelige mål.