Οι αστρονόμοι βλέπουν μια υπόδειξη του βαρυτικού κύματος του σύμπαντος

Η αστρονομία των βαρυτικών κυμάτων είναι ακόμη στα σπάργανα. Ο LIGO και άλλα παρατηρητήρια έχουν ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο σύμπαν, αλλά η βαρυτική τους άποψη για το σύμπαν είναι περιορισμένη. Για να διευρύνουμε την άποψή μας, έχουμε το Nanohertz Gravitational Wave Observatory στη Βόρεια Αμερική (NANOGrav).

Τα βαρυτικά κύματα δημιουργούνται από την κίνηση τεράστιων αντικειμένων. Τα περισσότερα κύματα βαρύτητας που εντοπίζουμε προέρχονται από τη συγχώνευση μαύρων οπών. Στις τελευταίες στιγμές τους, οι δυαδικές μαύρες τρύπες περιστρέφονται μεταξύ τους πολύ γρήγορα, παράγοντας γρήγορα και ισχυρά κύματα βαρύτητας. Αλλά τα περισσότερα κύματα βαρύτητας που κυματίζουν μέσα στο σύμπαν δεν είναι ούτε γρήγορα ούτε δυνατά. Είναι αμυδρές ηχώ των περιστρεφόμενων μαύρων τρυπών που δεν πρόκειται να συγχωνευθούν. Οι αργές τροχιές τους δημιουργούν ένα υπόβαθρο βαρυτικών κυμάτων. Ένα μόνο κύμα από μία από αυτές τις πηγές μπορεί να πάρει χρόνια για να σχηματίσει έναν πλήρη κύκλο.

Για να ανιχνεύσει αυτά τα κύματα βαρύτητας, το NANOGrav ανιχνεύει ραδιο παλμούς από τα γρήγορα περιστρεφόμενα αστέρια νετρονίων γνωστά ως χιλιοστά του δευτερολέπτου. Τα περισσότερα από αυτά τα πάλσαρ είναι πολύ κανονικά, επομένως η αλλαγή στον ρυθμό παλμών τους προκαλείται από μια αλλαγή στην κίνησή τους σε σχέση με τη Γη. Βασικά, το NANOGrav είναι παρόμοιο με το LIGO αλλά το μέγεθος του γαλαξία μας. Αλλά επειδή τα κύματα βαρύτητας στο παρασκήνιο ταλαντεύονται τόσο αργά, χρειάζονται χρόνια για να παρατηρήσουμε ότι οι παλμοί μετατοπίζονται λόγω αυτών.

Η NANOGrav παρακολουθεί pulsars για πάνω από δώδεκα χρόνια και μόλις κυκλοφόρησε κάποια προκαταρκτικά αποτελέσματα. Στη μελέτη, η ομάδα εξέτασε 45 χιλιοστά του δευτερολέπτου πάλσαρ που γνωρίζουν ότι έχουν πολύ σταθερούς ρυθμούς παλμού. Μερικά έχουν παρατηρηθεί για 12,5 χρόνια, αλλά όλα έχουν παρατηρηθεί για τουλάχιστον 3 χρόνια. Όταν φιλτράρισαν τα αποτελέσματα του ψευδούς θορύβου, βρήκαν αυτό που φάνηκε να είναι ένα σήμα παρασκηνίου των βαρυτικών κυμάτων με περίοδο ταλάντωσης περίπου ενός έτους. Δεν μπορούν να αποδείξουν ότι τα κύματα βαρύτητας είναι η προέλευση αυτού του σήματος, αλλά έχουν αποκλείσει άλλες δυνατότητες, συμπεριλαμβανομένων τυχόν προκαταλήψεων στα δεδομένα τους.

Ενώ μια δεκαετία παρατηρήσεων φαίνεται να είναι μεγάλη, είναι μόνο μια στιγμή στο χρόνο για πολλά από αυτά τα βαρυτικά κύματα. Για να το καταλάβουμε καλύτερα, θα πρέπει να το παρακολουθήσουμε περισσότερο.

αναφορά: Arzumanian, Zavin, et αϊ. “Σύνολο δεδομένων NANOGrav 12,5 ετών: Αναζήτηση για το ιστορικό των ισοτροπικών τυχαίων βαρυτικών κυμάτων. ” Η Αστροφυσική Εφημερίδα Γράμματα 905.2 (2020): L34.