Astronomer scanner gobs af pulsarer til jagt efter gravitationsbølger

Da videnskabsfolk endelig opdagede gravitationsbølger for nogle få uger siden, var det en præstation 14 år i frembringelsen ved hjælp af instrumenter designet til at finde et signal så lille som 1/1000 diameteren af ​​en proton. Og hvis vi vil fortsætte med at studere tyngdebølger i fremtiden, skal vi finde en enklere måde at kigge efter dem, en der ikke kræver et 4 km langt state of the art instrument.

En ny undersøgelse foretaget af forskere ved det nordamerikanske Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav antyder, at vi måske vil kunne opdage disse bølger ved hjælp af radioteleskoper - du ved, hvilken slags konventionelt udstyr vi bruger til at udføre et ton af astrofysik forskning allerede.

Nøglen til denne metode? Pulsar.

Udtrykket er stenografi for pulserende radio-stjerne - en stærkt magnetiseret neutronstjerne kernelægte (post-supernova), som roterer og brænder af kraftige stråler af elektromagnetisk stråling. NANOGrav-forskerne mener, at hvis vi kan overvåge et større antal pulsarer over himlen, kan vi opdage lavfrekvente tyngdebølger.

Sådan fungerer det. Forskerne foreslår, at de kan opdage lavfrekvente tyngdebølger stammer fra par af supermassive sorte huller, der kredser hinanden på et gradvist kollisionskursus. Sådanne sorte huller påvirker rumgenstoffet omkring dem med svage vibrationer, som krøller ud, som om de er i vand. Når disse vibrationer passerer jorden - som tager overalt fra et par måneder til et år - får de os til at skifte sig så lidt i forhold til universets pulsarer.

Lige nu er vores eneste håb om at finde tyngdebølger, der flyver forbi jorden, for vores jordbaserede instrumenter (eller endda rumbaserede instrumenter som eLISA) at hente disse små signaler og måle dem kontinuerligt i lang tid.

Nebulens pulsar er en af ​​de få identificerbare pulsarer, der er kendt for mennesket, og er en ung rest fra en supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Millennium-astronomi (@astromillennium) 16. februar 2016

Så NANOGrav vil bruge pulsarer til at finde disse lavfrekvente gravitationssignaler. Pulsarer - specifikt millisekund pulsarer - udsender radiobølger, hvoraf nogle gør det til jorden og kan måles ved hjælp af et simpelt radioteleskop.

Som det viser sig, er disse pulsarer påvirket af gravitationsbølger spyttet ud af supermassive sorte huller. Det påvirker igen de radiobølger, som de pulsarer udsender. Så måling af skift i radiobølgerne er en transitive måde at registrere tyngdebølgerne selv på.

Astrophysicists i den nye undersøgelse siger, at vi ikke kunne stole på kun et eller nogle få pulsarer til at spore gravitationsbølger som dette. Vi må se på en hel web af pulsarer. Så NANOGrav besluttede at overvåge 54 af disse babyer.

Denne nye metode slår behovet for ekstremt dyrt, ultrafølsomt udstyr til fordel for mere omkostningseffektive instrumenter til stort set at gøre den samme forskning.

Nu er her de dårlige nyheder: Hidtil har forskerne ikke haft held og lykke med at faktisk registrere signaler som følge af gravitationsbølger. De skal tilføje flere pulsarer til deres web.

Stadig giver de ikke op med håbet.

"Gravitationsbølger vasker hele tiden på jorden," sagde Stephen Taylor, forfatter for papiret og en postdoc på NASAs Jet Propulsion Laboratory, i en pressemeddelelse. "I betragtning af antallet af pulsarer, der observeres af NANOGrav og andre internationale hold, forventer vi at have klare og overbevisende beviser for lavfrekvente tyngdebølger inden for det næste årti."