НАНОГрав: пульсары позволяют обнаруживать низкочастотные гравитационные волны

гравитационные волны они были теоретизированы в течение длительного времени, но для их обнаружения необходимо было подождать несколько последних десятилетий, чтобы иметь чувствительные и точные инструменты, позволяющие их идентифицировать. В прошлом мы написали использование лазерных интерферометров (таких как LIGO, Virgo и KAGRA) для обнаружения слияний нейтронных звезд и черных дыр или между черными дырами. Но это может быть не единственный способ обнаружить и проанализировать их. Помощь приходит от пульсар.

Результат одного Сбор данных продолжительности 15 лет в сотрудничестве с более чем 190 учеными из разных стран привело к очень важному результату: обнаружить низкочастотные гравитационные волны, другая типология по сравнению с теми, которые наблюдаются с помощью лазерных интерферометров. Работа исследователей привела к составлению восьми различных научных исследований, которые теперь стали общедоступными после официального объявления НАНОграв (и многое другое будет позже).

Гравитационные волны и обнаружение пульсаров

За последние несколько часов сотрудничество ученых, связанных с программа НАНОграв позволило узнать подробности того, что было открыто по данным, собранным в эти годы радиотелескопами, разбросанными по всему миру (в том числе тот из Аресибо, сейчас разобран). Как было написано выше, по сравнению с высокочастотными гравитационными волнами, регистрируемыми с помощью лазерных интерферометров, низкочастотный сигнал нуждался в другом приборе. По этой причине было принято решение использовать пульсар.

пульсар это нейтронные звезды, которые очень быстро вращаются вокруг своей оси, испуская импульсы радиоволн с очень точной регулярностью (хотя и очень слабыми, и поэтому их трудно уловить). Программа НАНОграв собрал данные от 68 пульсаров, чтобы создать детектор, известный как массив пульсаров.

Секрет этой новой системы обнаружения заключается именно в регулярности, с которой пульсар излучают радиоволны. Из-за флуктуации пространственно-временной ткани, как это предсказывает общая теория относительности Эйнштейна, связанная с низкочастотные гравитационные волны (которые могут иметь периоды в годы или десятилетия) влияет на время каждого импульса, задерживая одни и опережая другие.

Работа началась в 2004 году, когда данные были собраны лишь небольшой группой исследователей. Чтобы иметь надежные статистические данные, требовалось гораздо больше наблюдений и много времени. В 2020 году было “первое предупреждение” что что-то действительно происходит и что гипотезы могут быть подтверждены. Одной части все еще не хватает. Примером трудностей, с которыми пришлось столкнуться (и почему такой результат был достигнут лишь недавно), была необходимость узнать центр масс Солнечной системы с точностью менее 100 метров. Предыдущие результаты были более запутанными, поскольку Юпитер (который вместе с Солнцем определяет почти всю массу нашей системы) не был известен с предельной точностью. Таким образом, при точных измерениях орбит можно было уменьшить помехи во время измерений.

На самом деле, теперь мы знаем, что система может быть использована для обнаружения такого рода гравитационные волны, но возможности найти его источники пока нет. Ученые считают, что одним из истоков может быть слияние сверхмассивные черные дыры (миллионы или миллиарды солнечных масс), в отличие от высокочастотных, которые включают черные дыры в несколько солнечных масс.

Сверхмассивные черные дыры которые вращаются вокруг друг друга, создают рябь в ткани пространства-времени и типичны для слияний галактик. Подсчитано, что количество пар сверхмассивных черных дыр может исчисляться сотнями тысяч или даже миллионами по всей Вселенной. Благодаря анализу такого рода сигналов можно будет понять, как эволюционировала Вселенная, сколько раз сливались галактики и как ведут себя черные дыры. Что еще более интересно, часть сигнала могла быть сформирована самим Большим взрывом, что дает дополнительную информацию о происхождении Вселенной. В настоящее время сигнал скорее “смущенный” но ученые работают над поиском отдельных слияний. Результаты могут появиться в течение следующих нескольких лет, открывая новые сценарии для астрофизики.

Опубликованные научные исследования: