Astronomowie skanują Gobs of Pulsars, aby polować na fale grawitacyjne

Kiedy naukowcy w końcu wykryli fale grawitacyjne kilka tygodni temu, było to osiągnięcie 14 lat w tworzeniu, przy użyciu instrumentów zaprojektowanych do znalezienia sygnału tak małego jak 1/1000 średnicy protonu. A jeśli chcemy kontynuować badania fal grawitacyjnych w przyszłości, będziemy musieli znaleźć prostszy sposób ich wyszukiwania, taki, który nie wymaga 4-kilometrowego stanu techniki.

Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Północnoamerykańskiego Obserwatorium Nanohertzów dla fal grawitacyjnych (NANOGrav sugeruje, że moglibyśmy być w stanie wykryć te fale za pomocą radioteleskopów - wiesz, rodzaje konwencjonalnego sprzętu, którego używamy do prowadzenia tona badań astrofizycznych już.

Klucz do tej metody? Pulsar.

Termin jest skrótem dla pulsującej gwiazdy radiowej - wysoce namagnesowanej pozostałości rdzenia gwiazdy neutronowej (post-supernowej), która obraca się i odpala potężne wiązki promieniowania elektromagnetycznego. Naukowcy z NANOGrav uważają, że jeśli będziemy mogli monitorować większą liczbę pulsarów na niebie, możemy wykryć fale grawitacyjne o niskiej częstotliwości.

Oto, jak to zadziała. Naukowcy proponują, aby mogli wykryć fale grawitacyjne niskiej częstotliwości pochodzące z par supermasywnych czarnych dziur, które krążą wokół siebie na stopniowym kursie kolizyjnym. Takie czarne dziury wpływają na otaczający je materiał kosmiczny z lekkimi drganiami, które falują, jak w wodzie. Kiedy te wibracje przechodzą przez Ziemię - która trwa od kilku miesięcy do roku - powodują, że przemieszczamy się tak nieznacznie w stosunku do pulsarów wszechświata.

W tej chwili naszą jedyną nadzieją na znalezienie fal grawitacyjnych przelatujących nad Ziemią jest to, aby nasze instrumenty naziemne (a nawet instrumenty kosmiczne, takie jak eLISA) zbierały te maleńkie sygnały i mierzyły je nieprzerwanie przez długi czas.

Pulsar mgławicy jest jednym z niewielu znanych pulsarów znanych człowiekowi i jest młodą pozostałością po supernowej. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Milenijna astronomia (@astromillennium) 16 lutego 2016 r

Tak więc NANOGrav chce użyć pulsarów, aby znaleźć te sygnały grawitacyjne o niskiej częstotliwości. Pulsary - w szczególności pulsary milisekundowe - emitują fale radiowe, z których niektóre docierają na ziemię i mogą być mierzone za pomocą prostego radioteleskopu.

Jak się okazuje, na pulsary oddziałują fale grawitacyjne wypluwane przez supermasywne czarne dziury. To z kolei wpływa na fale radiowe emitowane przez pulsary. Zatem pomiar przesunięć fal radiowych jest przechodnim sposobem wykrywania samych fal grawitacyjnych.

Astrofizycy z nowych badań twierdzą, że nie możemy polegać tylko na jednym lub kilku pulsarach, aby śledzić fale grawitacyjne w ten sposób. Musimy spojrzeć na całą sieć pulsarów. Tak więc NANOGrav postanowił monitorować 54 z tych dzieci.

Ta nowa metoda zmniejsza zapotrzebowanie na ultra-drogie, ultraczułe urządzenia na korzyść bardziej opłacalnych instrumentów, aby zasadniczo przeprowadzić te same badania.

Oto zła wiadomość: jak dotąd naukowcy nie mieli szczęścia, by wykryć sygnały wynikające z fal grawitacyjnych. Muszą dodać więcej pulsarów do swojej sieci.

Mimo to nie rezygnują z nadziei.

„Fale grawitacyjne cały czas przemywają Ziemię” - powiedział w komunikacie prasowym Stephen Taylor, główny autor artykułu i post-doc w Laboratorium Napędów Odrzutowych NASA. „Biorąc pod uwagę liczbę pulsarów obserwowanych przez NANOGrav i inne międzynarodowe zespoły, spodziewamy się wyraźnych i przekonujących dowodów fal grawitacyjnych niskiej częstotliwości w ciągu następnej dekady”.