Запропоновано нові докази існування фону гравітаційних хвиль

Оголошено про результати комплексного пошуку фону гравітаційних хвиль ультранизької частоти.

Про це розповідають у Бірмінгемському університеті, передають OstanniPodii.com.

Розміром-у-світловий-рік брижі, які є наслідком загальної теорії відносності Ейнштейна, пронизують весь простір-час і можуть виникати внаслідок злиття найбільш масивних чорних дір у Всесвіті або від подій, що відбулися незабаром після утворення Всесвіту під час Великого вибуху. Вчені вже кілька десятиліть шукають остаточні докази існування цих сигналів.

Міжнародний масив синхронізації пульсарів (IPTA), що поєднує роботу кількох колаборацій астрофізиків з усього світу, нещодавно завершив пошук гравітаційних хвиль у своєму останньому офіційному випуску даних, відомому як Data Release 2 (DR2).

Для довідки. Пульсари — зоряні залишки, які обертаються сотні разів на секунду та випускають вузькі промені радіохвиль, які виглядають як імпульси через обертання. В масивах синхронізації пульсарів відстежуються корельовані сигнатури у часі приходу імпульсів від пульсарів, що використовується для виявлення та аналізу гравітаційних хвиль.

Набір даних DR2 складається з точних синхронізованих даних від 65 мілісекундних пульсарів, отриманих шляхом об’єднання незалежних наборів даних від трьох членів-засновників IPTA: Європейського масиву синхронізації пульсарів (EPTA), Північноамериканської наногерцової обсерваторії гравітаційних хвиль (NANOGrav) та Масиву синхронізації пульсарів Паркса (PPTA) в Австралії.

Ці об’єднані дані демонструють міцні докази наявності наднизькочастотного сигналу, виявленого від багатьох пульсарах в об’єднаних даних. Характеристики цього загального для всіх пульсарів сигналу повністю узгоджуються з характеристиками, які очікуються від гравітаційно-хвильового “фону”.

Гравітаційно-хвильовий фон формується багатьма різними сигналами гравітаційних хвиль, що перекриваються, випромінюваних космічною популяцією надмасивних бінарних чорних дір (тобто двох надмасивних чорних дір, які обертаються одна навколо одної та в кінцевому підсумку зливаються) — подібно до фонового шуму від численних голосів, що перекриваються у переповненій залі.

Цей результат ще більше посилює послідовну появу подібних сигналів, які були знайдені в окремих наборах даних колаборацій, які беруть участь у синхронізації пульсарів впродовж останніх кількох років.

Професор Альберто Веккіо, директор Інституту астрономії гравітаційних хвиль Бірмінгемського університету та член EPTA, каже: “Виявлення гравітаційних хвиль від популяції масивних бінарних чорних дір або від іншого космічного джерела дасть нам безпрецедентне розуміння того, як формуються та зростають галактики, або космологічних процесів, що мали місце у новонародженому Всесвіті. Для досягнення цієї мети необхідні великі міжнародні зусилля масштабу IPTA, і наступні кілька років можуть нам принести золотий вік для цих досліджень Всесвіту”.

“Це дуже захопливий сигнал! Хоча у нас ще немає остаточних доказів, ми, можливо, починаємо виявляти фон гравітаційних хвиль”, - каже доктор Сіюань Чен, член EPTA та NANOGrav, а також керівник пошуку та публікації IPTA DR2.

Доктор Борис Гончаров з PPTA застерігає від можливої інтерпретації таких загальних сигналів: “Ми також вивчаємо, чим ще може бути цей сигнал. Наприклад, можливо, він може бути результатом шуму, який присутній у даних окремих пульсарів, які могли бути неправильно змодельовано в наших аналізах».

Для ідентифікації гравітаційно-хвильового фону як джерела цього наднизькочастотного сигналу, IPTA також має виявити просторові кореляції між пульсарами. Це означає, що кожна пара пульсарів має особливим чином реагувати на гравітаційні хвилі, залежно від їхнього розподілу на небі.

Такі сигнатурні кореляції між парами пульсарів являють собою “неспростовний доказ” для виявлення фону гравітаційних хвиль. Без них важко довести, що якийсь інший процес не відповідає за цей сигнал. Як не дивно, першою ознакою фону гравітаційної хвилі буде загальний сигнал, подібний до IPTA DR2. Чи корелює цей спектрально подібний наднизькочастотний сигнал між пульсарами відповідно до теоретичних прогнозів, буде вирішено за допомогою подальшого збору даних, розширення масивів за спостережуваними пульсарами та продовження пошуку в результаті довших і більших наборів даних.

Узгоджені сигнали, подібні тим, що були отримані за допомогою аналізу IPTA, також були опубліковані в окремих наборах даних, більш пізніх, ніж ті, що використовуються в IPTA DR2, від кожного з трьох членів-засновників колаборації. Аналіз IPTA DR2 демонструє потужність міжнародного об’єднання, що дає вагомі свідчення на користь гравітаційно-хвильового фону у порівнянні з граничними або відсутніми доказами з окремих наборів даних. Крім того, нові дані від телескопа MeerKAT та Індійського масиву синхронізації пульсарів (InPTA), новітнього члена IPTA, ще більше розширять майбутні набори даних.

“Першим натяком на гравітаційно-хвильовий фон буде сигнал, подібний до IPTA DR2. Тоді, з більшою кількістю даних, сигнал стане більш значущим і покаже просторові кореляції, після чого ми будемо знати, що це гравітаційно-хвильовий фон. Ми з нетерпінням чекаємо можливості вперше внести кілька років нових даних в IPTA, щоб допомогти у досягненні виявлення фону гравітаційних хвиль”, - говорить доктор Бхал Чандра Джоші, член InPTA.

Враховуючи останні опубліковані результати окремих груп, які тепер усі можуть чітко відновити загальний сигнал, IPTA налаштований з оптимізмом щодо того, що можна досягти, якщо вони будуть об’єднані в IPTA Data Release 3. Робота над цим новим випуском даних, який як мінімум буде включати оновлені набори даних із чотирьох складових масивів синхронізації пульсарів в IPTA, уже триває. Очікується, що аналіз набору даних DR3 завершиться протягом наступних кількох років.

Доктор Мора Маклафлін зі співпраці NANOGrav каже: «Якщо сигнал, який ми зараз спостерігаємо, є першим натяком на гравітаційно-хвильовий фон, то, виходячи з наших симуляцій, можливо, у найближчому майбутньому ми матимемо більш точні вимірювання просторових кореляцій, необхідних для остаточного визначення походження загального сигналу”.

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