Fundo de onda gravitacional - Gravitational wave background

O fundo da onda gravitacional (também GWB e fundo estocástico ) é um sinal de onda gravitacional aleatório potencialmente detectável por experimentos de detecção de onda gravitacional. Uma vez que o fundo deve ser estatisticamente aleatório , ele ainda foi pesquisado apenas em termos de descritores estatísticos como a média , a variância , etc.

Fontes de um fundo estocástico

Várias fontes potenciais para o fundo são hipotetizadas em várias bandas de frequência de interesse, com cada fonte produzindo um fundo com diferentes propriedades estatísticas. As fontes do pano de fundo estocástico podem ser amplamente divididas em duas categorias: fontes cosmológicas e fontes astrofísicas.

Fontes cosmológicas

Antecedentes cosmológicos podem surgir de várias fontes primitivas do universo. Alguns exemplos dessas fontes incluem campos escalares (clássicos) variáveis ​​no tempo no universo inicial, mecanismos de "pré-aquecimento" após a inflação envolvendo transferência de energia das partículas do ínflaton para a matéria regular, transições de fase no universo inicial (como a transição de fase eletrofraca ), cordas cósmicas , etc. Embora essas fontes sejam mais hipotéticas, a detecção de um fundo delas seria uma importante descoberta da nova física. A detecção de tal pano de fundo inflacionário teria um impacto profundo na cosmologia do universo inicial e na física de alta energia .

Fontes astrofísicas

Um fundo astrofísico produzido pelo ruído de confusão de muitas fontes astrofísicas fracas, independentes e não resolvidas. Por exemplo, espera-se que o fundo astrofísico de fusões de buracos negros binários de massa estelar seja uma fonte chave do fundo estocástico para a atual geração de detectores de ondas gravitacionais baseados no solo. Os detectores LIGO e Virgo já detectaram eventos individuais de ondas gravitacionais dessas fusões de buracos negros. No entanto, haveria uma grande população de tais fusões que não seriam resolvidas individualmente, o que produziria um zumbido de ruído de aparência aleatória nos detectores. Outras fontes astrofísicas que não são individualmente resolvidas também podem formar um pano de fundo. Por exemplo, uma estrela suficientemente massiva no estágio final de sua evolução entrará em colapso para formar um buraco negro ou uma estrela de nêutrons - no colapso rápido durante os momentos finais de um evento de supernova explosiva , que pode levar a tais formações, ondas gravitacionais pode teoricamente ser liberado. Além disso, em estrelas de nêutrons em rotação rápida, há toda uma classe de instabilidades impulsionadas pela emissão de ondas gravitacionais.

A natureza da fonte também depende da faixa de frequência sensível do sinal. A geração atual de experimentos terrestres como LIGO e Virgo são sensíveis a ondas gravitacionais na banda de frequência de áudio entre aproximadamente 10 Hz a 1000 Hz. Nesta banda, a fonte mais provável de fundo estocástico será um fundo astrofísico de fusões de estrelas de nêutrons binárias e buracos negros binários de massa estelar.

Detecção

Em 11 de fevereiro de 2016, as colaborações LIGO e Virgo anunciaram a primeira detecção e observação direta de ondas gravitacionais, que ocorreu em setembro de 2015. Neste caso, dois buracos negros colidiram para produzir ondas gravitacionais detectáveis. Esta é a primeira etapa para a detecção potencial de um GWB.

Veja também

Referências

links externos