Uluslararası işbirliği, yerçekimi dalgası arka planının yeni kanıtlarını sunuyor

Çok düşük frekanslı yerçekimi dalgalarının bir arka planı için kapsamlı bir aramanın sonuçları, Birmingham Üniversitesi Yerçekimi Dalga Astronomisi Enstitüsü’nden bilim adamlarının da dahil olduğu uluslararası bir gökbilimciler ekibi tarafından açıklandı.

Einstein’ın genel görelilik teorisinin bir sonucu olan bu ışık yılı ölçeğindeki dalgalanmalar, tüm uzay-zamana nüfuz eder ve Evrendeki en büyük kara deliklerin birleşmelerinden veya Büyük Patlama’da Evrenin oluşumundan hemen sonra meydana gelen olaylardan kaynaklanabilir. . Bilim adamları, birkaç on yıldır bu sinyallerin kesin kanıtlarını arıyorlar.

bu Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi (IPTA), dünyanın dört bir yanından çeşitli astrofizik işbirliklerinin çalışmalarına katılan, son zamanlarda Veri Yayını 2 (DR2) olarak bilinen en son resmi veri yayınlarında yerçekimi dalgaları araştırmasını tamamladı.

Bu veri seti, IPTA’nın üç kuruluşundan bağımsız veri setlerinin birleştirilmesiyle elde edilen 65 milisaniyelik pulsarlardan (saniyede yüzlerce kez dönen yıldız kalıntıları, dönme nedeniyle atım olarak görünen dar radyo dalgalarını süpüren) hassas zamanlama verilerinden oluşur. üyeler: Avrupa Pulsar Zamanlama Dizisi (EPTA), Kuzey Amerika Yerçekimi Dalgaları Nanohertz Gözlemevi (NANOGrav) ve Avustralya’daki Parkes Pulsar Zamanlama Dizisi (PPTA).

Bu birleşik veriler, birleşik verilerdeki birçok pulsar tarafından tespit edilen ultra düşük frekanslı bir sinyal için güçlü kanıtlar ortaya koymaktadır. Pulsarlar arasında ortak olan bu sinyalin özellikleri, bir yerçekimi dalgası “arka planından” beklenenlerle geniş bir uyum içindedir.

Yerçekimi dalgası arka planı, süper kütleli ikili kara deliklerin kozmik popülasyonundan yayılan birçok farklı örtüşen yerçekimi dalgası sinyalinden oluşur (yani, birbirinin yörüngesinde dönen ve sonunda birleşen iki süper kütleli kara delik) – kalabalık bir ortamda üst üste binen birçok sesten gelen arka plan gürültüsüne benzer. salon.

Bu sonuç, son birkaç yılda katılan pulsar zamanlama işbirliklerinin bireysel veri setlerinde bulunan benzer sinyallerin kademeli olarak ortaya çıkışını daha da güçlendiriyor.

Birmingham Üniversitesi Yerçekimi Dalgası Astronomisi Enstitüsü Müdürü ve EPTA üyesi olan Profesör Alberto Vecchio şunları söylüyor: galaksinin nasıl oluştuğu ve büyüdüğü veya bebek evrende yer alan kozmolojik süreçler hakkında.Bu hedefe ulaşmak için IPTA ölçeğinde büyük bir uluslararası çabaya ihtiyaç var ve önümüzdeki birkaç yıl, evrenin bu keşifleri için bize altın bir çağ getirebilir. “

EPTA ve NANOGrav üyesi ve IPTA lideri Dr. Siyuan Chen, “Bu çok heyecan verici bir sinyal! Henüz kesin kanıtımız olmasa da, yerçekimi dalgalarının arka planını tespit etmeye başlıyor olabiliriz” diyor. DR2 arama ve yayınlama.

PPTA’dan Dr. Boris Goncharov, bu tür yaygın sinyallerin olası yorumlarına karşı uyarıda bulunuyor: “Ayrıca bu sinyalin başka ne olabileceğini de araştırıyoruz. Örneğin, belki de bireysel pulsarların verilerinde bulunan gürültüden kaynaklanabilir. analizlerimizde yanlış modellenmiştir.”

Bu ultra-düşük frekans sinyalinin kaynağı olarak yerçekimi dalgası arka planını belirlemek için, IPTA ayrıca pulsarlar arasındaki uzaysal korelasyonları da tespit etmelidir. Bu, her bir pulsar çiftinin, gökyüzündeki ayrılmalarına bağlı olarak, yerçekimi dalgalarına çok özel bir şekilde yanıt vermesi gerektiği anlamına gelir.

Pulsar çiftleri arasındaki bu imza korelasyonları, bir yerçekimi dalgası arka plan tespiti için “sigara tabancası” dır. Onlar olmadan, sinyalden başka bir sürecin sorumlu olmadığını kanıtlamak zordur. Şaşırtıcı bir şekilde, yerçekimi dalgası arka planının ilk göstergesi, IPTA DR2’de görülene benzer yaygın bir sinyal olacaktır. Bu spektral olarak benzer ultra-düşük frekans sinyalinin, teorik tahminlere göre pulsarlar arasında bağıntılı olup olmadığı, daha fazla veri toplama, genişletilmiş izlenen pulsar dizileri ve sonuçta ortaya çıkan daha uzun ve daha büyük veri kümelerinin sürekli aranması ile çözülecektir.

IPTA analizi ile kurtarılanlar gibi tutarlı sinyaller, üç kurucu işbirliğinin her birinden IPTA DR2’de kullanılanlardan daha yeni olan bireysel veri setlerinde de yayınlandı. IPTA DR2 analizi, kurucu veri kümelerinden elde edilen marjinal veya eksik kanıtlara kıyasla yerçekimi dalgası arka planı için güçlü kanıtlar veren uluslararası kombinasyonun gücünü göstermektedir. Ek olarak, MeerKAT teleskopundan ve IPTA’nın en yeni üyesi olan Hint Pulsar Zamanlama Dizisinden (InPTA) gelen yeni veriler, gelecekteki veri kümelerini daha da genişletecektir.

“Yerçekimi dalgası arka planının ilk ipucu, IPTA DR2’de görülene benzer bir sinyal olacaktır. Ardından, daha fazla veriyle, sinyal daha önemli hale gelecek ve uzaysal korelasyonları gösterecek, bu noktada bunun bir yerçekimi dalgası olduğunu anlayacağız. InPTA’nın bir üyesi olan Dr. Bhal Chandra Joshi, “Bir yerçekimi dalgası arka plan algılamasının elde edilmesine yardımcı olmak için, IPTA’ya ilk kez birkaç yıllık yeni verilerle katkıda bulunmayı dört gözle bekliyoruz” diyor.

Artık tümü ortak sinyali açıkça kurtarabilen bireysel grupların en son yayınlanan sonuçları göz önüne alındığında, IPTA, bunlar IPTA Veri Sürümü 3’te birleştirildiğinde elde edilebilecekler konusunda iyimser. en azından IPTA’yı oluşturan dört PTA’dan güncellenmiş veri setlerini içerecektir. DR3 veri setinin analizinin önümüzdeki birkaç yıl içinde tamamlanması bekleniyor.

NANOGrav işbirliğinden Dr. Maura McLaughlin, “Şu anda gördüğümüz sinyal bir yerçekimi dalgası arka planının ilk ipucuysa, o zaman simülasyonlarımıza dayanarak, nihai olarak gerekli olan uzamsal korelasyonların daha kesin ölçümlerine sahip olmamız mümkündür. yakın gelecekte ortak sinyalin kökenini belirleyin.”