Астрономы сканируют скопления пульсаров в поисках гравитационных волн

Когда ученые, наконец, обнаружили гравитационные волны несколько недель назад, это стало достижением 14-летней разработки с использованием приборов, предназначенных для нахождения сигнала размером до 1/1000 диаметра протона. И если мы хотим продолжить изучение гравитационных волн в будущем, нам нужно будет найти более простой способ их поиска, который не требует современного инструмента длиной 4 км.

Новое исследование, проведенное учеными в Североамериканской обсерватории наногерц для гравитационных волн (NANOGrav предполагает, что мы могли бы обнаружить эти волны с помощью радиотелескопов - вы знаете, виды обычного оборудования, которое мы используем для проведения тонна исследования астрофизики уже.

Ключ к этому методу? Пульсар.

Этот термин является сокращением от пульсирующей радиозвезды - сильно намагниченного остатка ядра нейтронной звезды (пост-сверхновой), который вращается и запускает мощные пучки электромагнитного излучения. Ученые из NANOGrav считают, что если мы сможем контролировать большее количество пульсаров по небу, мы сможем обнаружить низкочастотные гравитационные волны.

Вот как это будет работать. Ученые предполагают, что они могут обнаруживать низкочастотные гравитационные волны, исходящие от пар сверхмассивных черных дыр, которые вращаются вокруг друг друга при постепенном столкновении. Такие черные дыры воздействуют на ткань космического предмета вокруг них слабыми вибрациями, которые распространяются, как будто в воде. Когда эти вибрации проходят через Землю - что занимает от нескольких месяцев до года - они заставляют нас очень незначительно сдвигаться относительно пульсаров вселенной.

Прямо сейчас наша единственная надежда на обнаружение гравитационных волн, летящих мимо Земли, состоит в том, чтобы наши наземные инструменты (или даже космические инструменты, такие как eLISA) могли улавливать эти крошечные сигналы и непрерывно измерять их в течение длительного времени.

Пульсар туманности - один из немногих известных человеку идентифицируемых пульсаров, который является молодым остатком сверхновой. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Астрономия тысячелетия (@astromillennium) 16 февраля 2016 г.

Поэтому NANOGrav хочет использовать пульсары для нахождения этих низкочастотных гравитационных сигналов. Пульсары, в частности миллисекундные пульсары, излучают радиоволны, некоторые из которых попадают на землю и могут быть измерены с помощью простого радиотелескопа.

Оказывается, на эти пульсары влияют гравитационные волны, выбрасываемые сверхмассивными черными дырами. Это, в свою очередь, влияет на радиоволны, излучаемые этими пульсарами. Таким образом, измерение сдвигов в радиоволнах является транзитивным способом обнаружения самих гравитационных волн.

Астрофизики нового исследования говорят, что мы не можем полагаться только на один или несколько пульсаров для отслеживания таких гравитационных волн. Нам нужно взглянуть на целую сеть пульсаров. Поэтому НАНОГрав решил контролировать 54 таких малыша.

Этот новый метод устраняет необходимость в сверхдорогом, сверхчувствительном оборудовании в пользу более экономичных инструментов, чтобы в основном проводить те же исследования.

Теперь вот плохие новости: до сих пор исследователям не повезло обнаружить сигналы, возникающие в результате гравитационных волн. Им нужно добавить больше пульсаров в свою сеть.

Тем не менее, они не оставляют надежды.

«Гравитационные волны все время омывают Землю», - заявил Стивен Тейлор, ведущий автор статьи и постдока в Лаборатории реактивного движения НАСА, в пресс-релизе. «Учитывая количество пульсаров, наблюдаемых NANOGrav и другими международными командами, мы ожидаем, что в течение следующего десятилетия мы получим четкие и убедительные доказательства низкочастотных гравитационных волн».