Пульсары обнаружили фоновый гравитационный гул Вселенной
Современные обсерватории гравитационных волн имеют два существенных ограничения. Во-первых, они могут наблюдать только мощные гравитационные всплески, такие как слияния черных дыр и нейтронных звезд. Во-вторых, они могут наблюдать эти слияния только на длинах волн порядка сотен и тысяч километров. Это означает, что мы можем наблюдать только слияния звездных масс. Конечно, существует много интересных гравитационных астрономических исследований на других длинах волн и уровнях шума, что побудило астрономов стать умнее. Одна из таких умных идей — использовать пульсары в качестве телескопа.
Эта концепция известна как система синхронизации пульсаров (PTA). Пульсары — это вращающиеся нейтронные звезды с сильным магнитным полем, ориентированным таким образом, что при каждом вращении оно несет всплеск радиоэнергии в сторону Земли. Мы видим их как обычную радиовспышку. Некоторые пульсары, известные как миллисекундные пульсары, вращаются так быстро, что излучают сотни радиоимпульсов в секунду. Поскольку вращение нейтронной звезды почти так же регулярно, как часовой механизм, пульсары можно использовать как своего рода космические часы.
Из-за этого, если пульсар каким-либо образом движется, например, вращается вокруг звезды, относительное движение пульсара приводит к небольшому смещению импульсов. Мы можем измерить эти сдвиги с чрезвычайной точностью. Наши наблюдения настолько точны, что пульсары использовались для измерения орбитального распада двойных систем как косвенное свидетельство существования гравитационных волн задолго до того, как мы смогли наблюдать их напрямую.
Даже когда пульсары не являются частью двойной системы, небольшие гравитационные силы заставляют их слегка смещаться. Поэтому, когда через них проходит гравитационная волна, их импульсы смещаются на небольшую величину. Эти сдвиги, по сути, находятся на уровне случайных колебаний самих импульсов, поэтому мы не можем увидеть эффект гравитационной волны от одного пульсара. Нам нужны наблюдения за множеством пульсаров, чтобы увидеть статистические колебания. Следовательно, нам нужен массив таймингов пульсаров.
Ранее в этом году астрономы из НАНОграва использовали массив из 67 пульсаров с данными за 15 лет и смогли измерить фоновый гравитационный грохот Вселенной. Вероятными источниками этого фона являются сверхмассивные двойные черные дыры (СМЧД), но результаты не были полностью убедительными. Одна из проблем с данными заключается в том, что, хотя команда могла измерить гравитационные волны, они не смогли точно определить точку их происхождения.
Существует несколько текущих проектов PTA, а это означает, что вскоре у нас будет множество данных наблюдений. В новом исследовании команда предлагает, как эти данные можно использовать для определения источников фоновых гравитационных волн. Их идея сосредоточена на точном измерении расстояний до пульсаров в массиве. На данный момент, хотя мы знаем расстояние до некоторых пульсаров очень точно, расстояние до многих пульсаров неясно. Детальные наблюдения пульсаров PTA с помощью обсерваторий, таких как Very Long Baseline Array, могут дать нам необходимую точность. Знание расстояния и временных изменений пульсара позволило бы нам определить дальность действия источника. При наличии массива пульсаров диапазоны будут перекрываться для триангуляции источника.
Как показано в статье, хороший уровень точности можно было получить, используя ПТА всего из дюжины пульсаров. Это первоначальное исследование было сосредоточено только на двумерном массиве, но более трехмерный массив также должен быть достаточно точным. Конечно, достаточно точно, чтобы доказать, исходят ли эти фоновые волны от сверхмассивных двойных черных дыр или от чего-то, что мы еще не до конца понимаем.
Обсудим?
Смотрите также:
