Астрономы получили новые доказательства присутствия гравитационно-волнового фона

540

Результаты всестороннего поиска фона сверхнизкочастотных гравитационных волн были объявлены международной группой астрономов. Эта гравитационная рябь, являющаяся следствием общей теории относительности Эйнштейна, пронизывает все пространство-время и может возникать в результате слияния самых массивных черных дыр во Вселенной или в результате событий, произошедших вскоре после образования Вселенной в результате Большого взрыва. Ученые искали окончательные доказательства этих сигналов в течение нескольких десятилетий.

International Pulsar Timing Array (IPTA), присоединившись к работе нескольких астрофизических коллабораций со всего мира, недавно завершила поиск гравитационных волн в своем последнем официальном выпуске данных, известном как Data Release 2 (DR2).

Этот набор данных состоит из точных временных данных от 65-миллисекундных пульсаров — звездных остатков, которые вращаются сотни раз в секунду, охватывая узкие лучи радиоволн, которые проявляются как импульсы из-за вращения — полученные путем объединения независимых наборов данных из трех основных источников IPTA: Европейская решетка времени пульсаров (EPTA), Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн (NANOGrav) и решетка пульсаров Паркса в Австралии (PPTA).

Эти объединенные данные показывают убедительные доказательства сверхнизкочастотного сигнала, обнаруженного в объединенных данных. Характеристики сигнала в целом согласуются с теми, которые ожидаются от гравитационно-волнового фона.

Фон гравитационных волн формируется множеством различных перекрывающихся сигналов гравитационных волн, излучаемых космическим населением сверхмассивных двойных черных дыр (т. е. двух сверхмассивных черных дыр, вращающихся вокруг друг друга и в конечном итоге сливающихся) — подобно фоновому шуму от множества перекрывающихся голосов в переполненном зале.

Полученные результат еще больше усиливает постепенное появление подобных сигналов, которые были обнаружены в отдельных наборах данных участвующих коллабораций по хронометрированию пульсаров за последние несколько лет.

Чтобы идентифицировать фон гравитационных волн как источник этого сверхнизкочастотного сигнала, IPTA также должен обнаружить пространственные корреляции между пульсарами. Это означает, что каждая пара пульсаров должна особым образом реагировать на в зависимости от их разделения на небе.

Эти характерные корреляции между парами пульсаров являются хорошим признаком для обнаружения фона гравитационных волн. Без них трудно доказать, что за сигнал не отвечает какой-то другой процесс.

Последовательные сигналы, подобные тому, который был получен с помощью анализа IPTA, также были опубликованы в отдельных наборах данных, более поздних, чем те, которые использовались в IPTA DR2, от каждой из трех коллабораций-основателей. Анализ IPTA DR2 демонстрирует силу международной комбинации, дающей убедительные доказательства наличия фона гравитационных волн по сравнению с неполными или отсутствующими свидетельствами из составляющих наборов данных.

Кроме того, новые данные с телескопа MeerKAT и с индийского массива синхронизации пульсаров (InPTA), новейшего члена IPTA, еще больше расширят будущие наборы данных.

«Первым намеком на фон гравитационных волн был бы сигнал, подобный тому, который наблюдается в IPTA DR2. Затем, с большим количеством данных, сигнал станет более знаковым» — говорят ученые.

Учитывая последние опубликованные результаты от отдельных групп, которые теперь все могут ясно восстановить общий сигнал, IPTA с оптимизмом смотрит на то, что может быть достигнуто, когда они будут объединены в выпуске данных IPTA 3.

Работа над этим новым выпуском данных уже продолжается, и как минимум будут включать обновленные наборы данных из четырех составляющих PTA IPTA. Ожидается, что анализ набора данных DR3 будет завершен в течение следующих нескольких лет.

«Если сигнал, который мы сейчас наблюдаем, является первым намеком на фон гравитационных волн, то, основываясь на наших симуляциях, возможно, у нас будут более точные измерения пространственных корреляций, необходимые для того, чтобы окончательного определить происхождение общего сигнала в ближайшем будущем».

Исследование было опубликовано в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Смотрите также:
Подписаться
Уведомление о
guest
0 Комментарий
Встроенные отзывы
Посмотреть все комментарии