Масиви синхронізації пульсарів наближають нас до виображення чорних дір

Нове дослідження показує, що час прибуття радіохвиль від радіопульсарів демонструє відхилення з такими властивостями, які ми очікуємо від гравітаційних хвиль від злиття надмасивних чорних дір.

Про це йдеться у пресрелізі Центру передового досвіду з виявлення гравітаційних хвиль (Ozgrav) Австралійської дослідницької ради.

Галактики містять надмасивні чорні діри, маси яких від мільйонів до мільярдів разів більші за масу Сонця. При зіткненні галактик пари надмасивних чорних дір в їхніх центрах також лягають на курс до зіткнення. Можуть пройти мільйони років, перш ніж дві чорні діри вріжуться одна в одну. Коли відстань між ними достатньо мала, бінарна система чорних дір починає виробляти брижі у просторі-часі, які називаються гравітаційними хвилями.

Гравітаційні хвилі вперше спостерігалися у 2015 році, але вони були виявлені від набагато менших чорних дір, масою у десятки сонць. Гравітаційні хвилі від надмасивних чорних дір — все ще таємниця для вчених. Їх відкриття мало б неоціненне значення для визначення того, як формуються та еволюціонують галактики та зорі, а також для пошуку походження темної матерії.

Нещодавнє дослідження, очолюване доктором Борисом Гончаровим та професором Райаном Шенноном — обидва з Ozgrav — адресовано цій загадці. Використовуючи найновіші дані австралійського експерименту під назвою Масив синхронізації пульсарів Паркса, вчені шукали ці таємничі гравітаційні хвилі від надмасивних чорних дір. (Масив синхронізації пульсарів — це набір пульсарів, які аналізуються для пошуку корельованих сигнатур у часі приходу імпульсів.)

В ході експерименту спостерігалися радіопульсари: надзвичайно щільні колапсовані ядра масивних надгігантських зірок (званих нейтронними зорями), які пульсують радіохвилями, наче промінь маяка. Синхронність цих імпульсів надзвичайно точна, тоді як фон гравітаційних хвиль випереджає та затримує час прибуття імпульсів за прогнозованим порядком по всьому небу, приблизно на одну й ту ж величину для всіх пульсарів.

Тепер дослідники повідомляють, що час прибуття цих радіохвиль дійсно демонструє відхилення з такими властивостями, які ми очікуємо від гравітаційних хвиль. Однак потрібні додаткові дані, щоб зробити висновок, чи дійсно корелюють часи прибуття радіохвиль всіх пульсарів по небу. Подібні результати також були отримані шляхом співпраці з групами у Північній Америці та Європі. Ця співпраця разом із групами, що знаходяться в Індії, Китаї та Південній Африці, активно об’єднують набори даних у рамках Міжнародного масиву синхронізації пульсарів з метою покращення покриття неба.

Обмеження на міжпульсарну кореляцію, отримані у дослідженні, у вигляді червоних контурів ймовірності, та очікувана просторова кореляція, яку міг би породити гравітаційно-хвильовий сигнал від ансамблю надмасивних бінарних чорних дір. / Ozgrav.

Це відкриття вважається попередником виявлення гравітаційних хвиль від надмасивних чорних дір. Однак д-р Гончаров та його колеги вказують на те, що спостережувані варіації часу прибуття радіохвиль також можуть бути викликані внутрішнім шумом пульсарів. Доктор Гончаров сказав: "Щоб дізнатися, чи спостережуваний "загальний" дрейф має гравітаційно-хвильове походження, або якщо сигнал гравітаційних хвиль знаходиться глибше у шумі, ми повинні продовжити роботу з новими даними, отриманими з масивів синхронізації пульсарів по всьому світу, кількість яких зростає".

Робота була опублікована у “Astrophysical Journal Letters” у статті “On the Evidence for a Common-spectrum Process in the Search for the Nanohertz Gravitational-wave Background with the Parkes Pulsar Timing Array”.

! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.