Цей невеликий пристрій може відкрити абсолютно нове вікно у Всесвіт

Інноваційна розробка компактного детектора на основі оптичних резонаторів відкриває доступ до мілігерцового діапазону гравітаційних хвиль, створюючи передумови для вивчення космічних подій, які раніше залишалися поза спостереженням.

Група дослідників з Бірмінгемського і Сассекського університетів запропонувала нову технологію детекції гравітаційних хвиль у частотному діапазоні 10?5–1 Гц. Ця частота, відома як середній діапазон, досі залишалася невловимою для сучасних обсерваторій, таких як LIGO, Virgo чи пульсарні масиви. «Ми можемо розширити діапазон виявлення до абсолютно нового частотного спектру за допомогою приладів, які вміщуються на лабораторному столі», – зазначила співавторка Віра Гуаррера.

На відміну від великих інтерферометрів, новий детектор використовує оптичні резонатори та технологію оптичних атомних годинників, забезпечуючи високу чутливість до хвиль, не спотворюючись сейсмічними чи ньютонівськими шумами. Його компактність і стабільність роблять можливим створення глобальної мережі, здатної спільно аналізувати сигнали гравітаційних хвиль з різних джерел.

Мілігерцова частота обіцяє відкрити шлях до спостереження таких явищ, як злиття білих карликів, масивних чорних дір та навіть виявлення стоахастичних фонів раннього Всесвіту. Це дозволить протестувати моделі подвійних систем у межах Галактики, а також вийти на рівень космологічного аналізу. «Ми маємо інструменти, щоб почати досліджувати ці сигнали з землі, відкриваючи шлях для майбутніх космічних місій», – наголосив професор Ксав’є Кальмет.

Запропонована система має чітку архітектуру: два ортогонально розташовані ультрастабільні оптичні резонатори у поєднанні з атомним еталоном частоти, що дає змогу не лише виявляти хвилі, але й ідентифікувати їхню поляризацію та напрямок джерела. Такий підхід, за словами авторів, підвищує ефективність і точність обробки сигналів.

У той час як космічна обсерваторія LISA, призначена для аналогічного діапазону, планується до запуску не раніше 2030-х років, оптичні детектори можуть почати роботу набагато раніше. Це створює можливість перехідного мосту між наземними високочастотними та майбутніми космічними низькочастотними системами.

Крім того, інтеграція таких детекторів із вже існуючими мережами синхронізації пульсарів дасть змогу розширити діапазон до ще нижчих частот, забезпечивши унікальну багатошарову систему гравітаційного моніторингу.

Таким чином, дослідження, опубліковане в журналі Classical and Quantum Gravity 3 жовтня 2025 року, не лише пропонує прорив у детекції гравітаційних хвиль, а й формує нову еру в астрофізичних і космологічних дослідженнях, у якій компактні та економічні технології стають ключем до вивчення раннього Всесвіту.