一項新研究表明，未來來自太空的引力波探測將能夠發現新的基本領域，並有可能為宇宙中無法解釋的方面帶來新的啟示。

來自諾丁漢大學重力中心的Thomas Sotiriou教授和GSSI的研究員Andrea Maselli，以及來自SISSA和羅馬La Sapienza的研究人員，展示了激光干涉空間天線（LISA）的引力波觀測前所未有的準確性，將能夠探測到新的基本場。這項研究已經發表在《自然-天文學》上。

在這項新的研究中，研究人員提出，LISA—這個預計由歐空局在2037年發射的天基引力波（GW）探測器將為探索宇宙開闢新的可能性。

諾丁漢重力中心主任Thomas Sotiriou教授解釋說：“新的基本場，特別是標量，已經在各種情況下被提出：作為暗物質的解釋，作為宇宙加速膨脹的原因，或者作為對重力和基本粒子的一致和完整描述的低能量表現。我們現在已經表明，LISA將在探測標量場方面提供前所未有的能力，這為測試這些情況提供了令人興奮的機會。”

對具有弱引力場和小時空曲率的天體物理學物體的觀測，迄今沒有提供這種場的證據。然而，研究人員認為有理由期待，對廣義相對論的偏離，或引力與新場之間的相互作用，在大曲率下會更加突出。由於這個原因，對GWs的探測–它為引力的強場製度打開了一扇新的窗口–代表著探測這些場的一個獨特的機會。

極端質量比例旋（EMRI）是LISA的目標源之一，其中一個恆星質量的緊湊天體，無論是黑洞還是中子星，都會被吸進質量高達太陽數百萬倍的黑洞中，並為探測引力的強場機制提供了一個黃金舞台。較小的天體在墜入超大質量黑洞之前進行了數万次的軌道循環，這導致了長時間的信號，可以讓研究人員檢測到愛因斯坦理論和粒子物理學標準模型預測的哪怕是最小的偏差。

研究人員開發了一種新的信號建模方法，並首次對LISA檢測與引力相互作用相耦合的標量場存在的能力進行了嚴格的估計，並測量了EMRI這個小天體量所攜帶的標量場的數量。值得注意的是，這種方法是理論無關的，因為它不取決於電荷本身的來源，也不取決於小天體的性質。分析還表明，這種測量可以映射到標誌著偏離廣義相對論或標準模型的理論參數上的強約束。

LISA將致力於探測天體物理源的引力波，將在一個由三顆衛星組成的星座中運行，圍繞太陽運行，彼此相距數百萬公里。LISA將觀測以低頻率發射的引力波，在一個由於環境噪音而無法被地面乾涉儀利用的頻段內。LISA的可見光譜將允許研究新的天體物理源系列，與Virgo和LIGO觀測到的天體物理源不同，作為EMRIs，為我們宇宙中大量環境中的緊湊天體的演變打開了一扇新的窗口。