I en artikel publicerad idag Fysiska granskningsbrev , Valerie Domcke från CERN och Camilo Garcia-Cely från DESY rapporterar om en ny teknik för att söka efter gravitationella vågor-krusningarna i rymdtidens tyg som först upptäcktes av LIGO och Virgo-samarbeten 2015 och gav Rainer Weiss, Barry Barish och Kip Thorne Nobelpriset i fysik 2017.

Domcke och Garcia-Celys teknik bygger på omvandlingen av gravitationella vågor med hög frekvens (allt från megahertz till gigahertz) till radiovågor. Denna omvandling sker i närvaro av magnetfält och förvränger relikstrålningen från det tidiga universum som kallas kosmisk mikrovågsbakgrund, som genomsyrar universum.

Forskningsduon visar att denna snedvridning, härledd från kosmisk mikrovågsbakgrund som erhållits med radioteleskop, kan användas för att söka efter högfrekventa gravitationsvågor som genereras av kosmiska källor som källor från mörkertiden eller ännu längre tillbaka i vår kosmiska historia. De mörka åldrarna är perioden mellan den tid då väteatomer bildades och det ögonblick då de första stjärnorna upplyste kosmos.

"Oddsen att dessa högfrekventa gravitationella vågor omvandlas till radiovågor är små, men vi motviktar dessa odds genom att använda en enorm detektor, kosmos, "förklarar Domcke." Den kosmiska mikrovågsbakgrunden ger en övre gräns för amplituden för de högfrekventa gravitationsvågorna som omvandlas till radiovågor. Dessa högfrekventa vågor ligger utanför räckvidden för laserinterferometrarna LIGO, Jungfrun och KAGRA. "

Domcke och Garcia-Cely härledde två sådana övre gränser, med hjälp av kosmiska mikrovågsbakgrundsmätningar från två radioteleskop:det ballongburna ARCADE 2-instrumentet och EDGES-teleskopet vid Murchison Radio-Astronomy Observatory i västra Australien. Forskarna fann att, för de svagaste möjliga kosmiska magnetiska fälten, bestämd utifrån aktuella astronomiska data, EDGES -mätningarna resulterar i en maximal amplitud på en del av 10 ¹² för en gravitationell våg med en frekvens på cirka 78 MHz, medan ARCADE 2 -mätningarna ger en maximal amplitud på en del av 10 ¹⁴ med en frekvens av 3–30 GHz. För de starkaste möjliga kosmiska magnetfälten, dessa gränser är snävare - en del av tio ²¹ (EDGES) och en del av 10 ²⁴ (ARCADE 2)-och är cirka sju storleksordningar strängare än nuvarande gränser som härrör från befintliga laboratoriebaserade experiment.

Domcke och Garcia-Cely säger att data från nästa generations radioteleskop som Square Kilometer Array, samt förbättrad dataanalys, borde skärpa dessa gränser ytterligare och kanske till och med kunna upptäcka gravitationella vågor från mörkertiden och tidigare kosmiska tider.