Astronomen scannen Gobs van pulsars om te jagen op zwaartekrachtgolven

Toen wetenschappers een paar weken geleden eindelijk zwaartekrachtgolven ontdekten, was het een prestatie van 14 jaar in de maak, met behulp van instrumenten die zijn ontworpen om een ​​signaal zo klein als 1/1000 van de diameter van een proton te vinden. En als we in de toekomst gravitatiegolven willen blijven bestuderen, zullen we een eenvoudigere manier moeten vinden om naar ze op zoek te gaan, een die geen 4 km lang state-of-the-art instrument nodig heeft.

Een nieuw onderzoek door onderzoekers van het Noord-Amerikaanse Nanohertz-observatorium voor gravitatiegolven (NANOGrav suggereert dat we die golven zouden kunnen detecteren met behulp van radiotelescopen - je weet wel, de soorten conventionele apparatuur die we gebruiken om te geleiden bij op van astrofysica-onderzoek al.

De sleutel tot deze methode? De pulsar.

De term is kort voor pulserende radio-ster - een sterk gemagnetiseerd neutronensterrestenrestant (post-supernova) dat roteert en krachtige stralen van elektromagnetische straling afvuurt. De NANOGrav-wetenschappers denken dat als we een groter aantal pulsars door de lucht kunnen volgen, we zwakkere golven van lage frequentie kunnen detecteren.

Hier is hoe dat zou werken. De wetenschappers stellen voor dat ze laagfrequente zwaartekrachtgolven kunnen detecteren die afkomstig zijn van paren van superzware zwarte gaten die op een geleidelijke ramkoers om elkaar draaien. Zulke zwarte gaten tasten het ruimtevoetweefsel rondom hen aan met vage trillingen die uitwaaieren, alsof ze in water zijn. Wanneer deze vibraties de aarde passeren - die een paar maanden tot een jaar in beslag neemt - veroorzaken ze dat we steeds iets veranderen in verhouding tot de pulsars van het universum.

Op dit moment is onze enige hoop om zwaartekrachtsgolven over de aarde te zien vliegen, omdat onze op de grond gebaseerde instrumenten (of zelfs op de ruimte gebaseerde instrumenten zoals eLISA) deze piepkleine signalen oppikken en deze voortdurend meten.

De pulsar van de nevel is een van de weinige identificeerbare pulsars die de mens kent, en is een jong overblijfsel van een supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Millennium Astronomy (@astromillennium) 16 februari 2016

NANOGrav wil dus pulsars gebruiken om deze laagfrequente zwaartekrachtsignalen te vinden. Pulsars - specifiek milliseconde pulsars - zenden radiogolven uit, waarvan sommige de aarde bereiken en kunnen worden gemeten met behulp van een eenvoudige radiotelescoop.

Het blijkt dat die pulsars worden beïnvloed door zwaartekrachtgolven die worden uitgespuwd door superzware zwarte gaten. Dat heeft op zijn beurt invloed op de radiogolven die deze pulsars uitzenden. Dus het meten van verschuivingen in de radiogolven is een transitieve manier om de zwaartekrachtsgolven zelf te detecteren.

De astrofysici van de nieuwe studie zeggen dat we niet alleen op één of enkele pulsars kunnen vertrouwen om zwaartekrachtsgolven als deze te volgen. We zouden naar een heel web van pulsars moeten kijken. Daarom besloot NANOGrav om 54 van deze baby's te monitoren.

Met deze nieuwe methode wordt de noodzaak voor ultra dure, ultragevoelige apparatuur weggenomen ten gunste van meer kosteneffectieve instrumenten om in principe hetzelfde onderzoek te doen.

Nu, hier is het slechte nieuws: tot nu toe hebben de onderzoekers geen geluk gehad om signalen te detecteren die het gevolg waren van gravitatiegolven. Ze moeten meer pulsars toevoegen aan hun web.

Toch geven ze de hoop niet op.

"Zwaartekrachtsgolven wassen de hele tijd over de aarde," zei Stephen Taylor, hoofdauteur van het papier en een postdoc bij NASA's Jet Propulsion Laboratory, in een persbericht. "Gezien het aantal pulsars dat door NANOGrav en andere internationale teams wordt waargenomen, verwachten we in het volgende decennium duidelijk en overtuigend bewijs van laagfrequente zwaartekrachtgolven."