Astronomi skenirajo gomile pulzarjev, da lovijo gravitacijske valove

Ko so znanstveniki dokončno zaznali gravitacijske valove pred nekaj tedni, je bil to 14-letni dosežek z uporabo instrumentov, ki so našli signal, ki je majhen kot 1/1000 premera protona. In če želimo nadaljevati s preučevanjem gravitacijskih valov v prihodnosti, bomo morali poiskati enostavnejši način, da jih poiščemo, tisti, ki ne potrebuje 4 km dolgega najsodobnejšega instrumenta.

Nova študija raziskovalcev na severnoameriški observatoriji za nanoherce za gravitacijske valove (NANOGrav predlaga, da bi te valove lahko zaznali z uporabo teleskopov - veste, vrste konvencionalne opreme, ki jo uporabljamo za izvajanje tono raziskave astrofizike.

Ključ do te metode? Pulsar.

Izraz je skrajšan za pulzirajočo radijsko zvezdo - visoko magnetiziran ostanek jedra nevtronske zvezde (post-supernova), ki se vrti in sproži močne žarke elektromagnetnega sevanja. NANOGravovi znanstveniki menijo, da če lahko spremljamo večje število pulsarjev po nebu, lahko zaznamo nizkofrekvenčne gravitacijske valove.

To bo delalo tako. Znanstveniki predlagajo, da lahko zaznajo nizkofrekvenčne gravitacijske valove, ki izvirajo iz parov supermasivnih črnih lukenj, ki se gibljejo med seboj na poti postopnega trčenja. Tovrstne črne luknje vplivajo na tkanino, ki se nahaja okoli njih, s šibkimi vibracijami, ki se valujejo, kot v vodi. Ko te vibracije preidejo Zemljo - kar traja od nekaj mesecev do enega leta - povzročijo, da se premaknemo rahlo v primerjavi s pulsarji vesolja.

Trenutno je naše edino upanje, da bomo našli gravitacijske valove, ki plujejo mimo Zemlje, za naše zemeljske instrumente (ali celo vesoljske instrumente, kot je eLISA), da poberejo te drobne signale in jih dolgo časa merijo.

Pulsar meglice je eden redkih pulsarjev, ki jih človek pozna in je mladi ostanek supernove. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Astronomija tisočletja (@astromillennium) 16. februar 2016

NANOGrav želi uporabiti pulsarje, da bi našel te nizkofrekvenčne gravitacijske signale. Pulsarji - posebej milisekundni pulsarji - oddajajo radijske valove, od katerih so nekateri prisotni na zemlji in jih je mogoče izmeriti s preprostim radijskim teleskopom.

Izkazalo se je, da na te pulsarje vplivajo gravitacijski valovi, ki jih pljunil supermasivne črne luknje. To pa vpliva na radijske valove, ki jih ti pulsarji oddajajo. Torej je merjenje premikov v radijskih valovih prehoden način zaznavanja gravitacijskih valov samih.

Astrofiziki nove študije pravijo, da se nismo mogli zanašati samo na enega ali nekaj pulsarjev, da bi sledili gravitacijskim valovom, kot je ta. Morali bi pogledati celotno mrežo pulsarjev. Tako se je NANOGrav odločil spremljati 54 otrok.

Ta nova metoda odpravlja potrebo po ultra-dragi, ultra-občutljivi opremi v korist bolj stroškovno učinkovitih instrumentov, da bi v bistvu naredili isto raziskavo.

Zdaj, tukaj je slaba novica: doslej raziskovalci niso imeli nobene sreče, da bi dejansko zaznali signale, ki so posledica gravitacijskih valov. Morajo dodati več pulsarjev svojemu spletu.

Kljub temu pa ne izgubljajo upanja.

"Gravitacijski valovi se ves čas perejo nad Zemljo," je povedal Stephen Taylor, glavni avtor članka in postdoktor v NASA-jevem laboratoriju Jet Propulsion. "Glede na število pulsarjev, ki jih opazujejo NANOGrav in druge mednarodne ekipe, pričakujemo jasne in prepričljive dokaze o gravitacijskih valovih nizke frekvence v naslednjem desetletju."