Natthimlen dansar med norrsken över Dark Sector Laboratory vid Amundsen-Scott South Pole Station på den geografiska sydpolen. Längst till höger, inuti den silvermarkerade skölden, är BICEP3, som har observerats sedan 2016. BICEP/Keck-samarbetet driver en serie små bländarteleskop inklusive BICEP3 som är inriktade på sökandet efter signaturer av inflationsdrivande gravitationsvågor. Kredit:Robert Schwarz
Inför den tragiska förlusten av Arecibo-observatoriet i Puerto Rico och de ofta oöverkomliga kostnaderna för satellituppdrag, astronomer letar efter smarta alternativ för att fortsätta svara på grundläggande frågor inom fysik.
Vid en presskonferens under APS aprilmöte 2021, de kommer att avslöja ny taktik över båda hemisfärerna för att belysa gravitationsvågor och mörk materia.
Lyser det äldsta ljuset i universum på mörk materia
På Sydpolen, en kraftfull uppsättning teleskop skulle kunna lägga till en ny funktion:att studera mörk materias natur och stjärnornas historia.
Endast satelliter kan utföra undersökningar av hela himlen, medan jordbaserade teleskop kan spendera år på att samla mycket data på små fläckar. BICEP/Keck-matrisen designades som världens mest känsliga detektor för polarisering av medelstora till stora himmelsdrag. Från Antarktis, arrayen söker i små områden av Big Bangs efterglöd efter primordiala gravitationsvågor.
Cyndia Yu, en doktorand vid Stanford University, och BICEP/Keck-teamet undersöker möjligheten att samma teleskop kan öka längden på sina skanningar – och därmed fånga mycket större områden.
"Vi uppskattar mer och mer löftet att gå bort från att upptäcka extremt svaga signaler på ett litet område, att leta efter funktioner på en större sky patch, sa Yu.
Det okonventionella tillvägagångssättet har gett lovande tidiga resultat. Yu kommer att dela med sig av den första prestandan av provskanningar och förutsäga hur känsliga teleskopen kommer att vara för mål inklusive axionliknande mörk materiakandidater och WIMP-förintelser.
"Satellituppdrag är mycket sällsynta och dyra, så varje chans vi får att göra fler mätningar från markbaserade program är väldigt spännande, " Hon sa.
Fånga kölvattnet av supermassiva svarta hål
På norra halvklotet, Detektorer i galaxstorlek jagar gravitationsvågor med mycket låg frekvens från de största svarta hålen i universum.
Representativ illustration av jorden inbäddad i rum-tid (som deformeras av bakgrundens gravitationsvågor) och dess effekter på radiosignaler som kommer från observerade pulsarer. Kredit:Tonia Klein / NANOGrav
"På vissa sätt, dessa arrayer är som LIGO-detektorn, sa Megan DeCesar, Senior forskare vid George Mason University, hänvisar till observatoriet som först upptäckte gravitationsvågor från andra typer av mindre svarta hål.
"Medan LIGO använder lasrar på jorden, pulsar timing arrays använder stadiga pulser av radiovågor från små, tät, snabbt roterande stjärnor som kallas pulsarer som är belägna tusentals ljusår från jorden, " Hon sa.
DeCesar och North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves samarbete analyserade mer än ett dussin år av pulsardata.
De rapporterade nyligen en signal som kan vara den första antydan om en gravitationsvågsbakgrund, och som var starkare än väntat baserat på tidigare data. Om det bekräftas att det är en gravitationsvågssignal, det skulle innebära upptäckten av gravitationsvågor producerade från många system med dubbla svarta hål, som var och en så småningom kommer att smälta samman för att bilda ännu större enstaka svarta hål.
Arecibo spelade en avgörande roll i NANOGrav-observationer. Dess kollaps i december var ett slag för samarbetet, men tack vare ökade observationer vid Green Bank och andra anläggningar, NANOGrav är fortfarande på väg att upptäcka gravitationsvågor med flera års data. DeCesar kommer att diskutera hur nuvarande teleskop i West Virginia, New Mexico, och British Columbia, och framtida känsliga radiomatriser, kommer att tillåta NANOGrav att uppfylla sina gravitationsvågsvetenskapliga mål.
