Süper kütleli kara delik ikili dosyalarından bir yerçekimi dalgası arka planına gömülü, Dünya çevresinde bir dizi pulsar. Bir küresel radyo teleskop ağı ile ölçülen pulsarlardan gelen sinyaller, yerçekimi dalgalarından etkilenir ve arka planın kökeninin araştırılmasına izin verir. Kredi bilgileri: C. Knox
Ultra düşük frekanslı bir arka plan için kapsamlı bir aramanın sonuçları yerçekimi dalgaları Yerçekimi Dalgası Astronomi Enstitüsü’nden bilim adamları da dahil olmak üzere uluslararası bir gökbilimciler ekibi tarafından açıklandı. Birmingham Üniversitesi.
Einstein’ın genel görelilik teorisinin bir sonucu olan bu ışık yılı ölçeğindeki dalgalanmalar, tüm uzay-zamana nüfuz eder ve Evrendeki en büyük kara deliklerin birleşmesinden veya Evren’in oluşumundan hemen sonra meydana gelen olaylardan kaynaklanabilir. Büyük patlama. Bilim adamları, birkaç on yıldır bu sinyallerin kesin kanıtlarını arıyorlar.
Dünyanın dört bir yanından çeşitli astrofizik işbirliklerinin çalışmalarına katılan Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi (IPTA), yakın zamanda, Veri Yayını 2 (DR2) olarak bilinen en son resmi veri yayınında 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 darbeler gibi görünen dar radyo dalgaları süpürme) 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. Atarcalar arasında ortak olan bu sinyalin özellikleri, bir yerçekimi dalgası “arka planından” beklenenlerle geniş ölçüde uyum içindedir.
Yerçekimi dalgası arka planı, süper kütleli ikili kara deliklerin (yani birbirinin yörüngesinde dönen ve sonunda birleşen iki süper kütleli kara delik) kozmik popülasyonundan yayılan birçok farklı örtüşen yerçekimi dalgası sinyalinden oluşur – kalabalık bir ortamda üst üste binen birçok sesten gelen arka plan gürültüsüne benzer. salon.
Bu sonuç, katılanların bireysel veri setlerinde bulunan benzer sinyallerin kademeli olarak ortaya çıkışını daha da güçlendirmektedir. pulsar son birkaç yıldaki zamanlama işbirlikleri.
Birmingham Üniversitesi Yerçekimi Dalgası Astronomi Enstitüsü Müdürü ve EPTA üyesi olan Profesör Alberto Vecchio şöyle diyor: Kara delik ikili dosyalar veya başka bir kozmik kaynaktan gelen veriler, bize galaksinin nasıl oluştuğuna ve büyüdüğüne veya bebek evrende kozmolojik süreçlere dair emsalsiz bilgiler verecektir. Bu hedefe ulaşmak için IPTA ölçeğinde büyük bir uluslararası çaba gerekiyor ve önümüzdeki birkaç yıl, evrenin bu keşifleri için bize altın bir çağ getirebilir.”
“Bu çok heyecan verici bir sinyal! EPTA ve NANOGrav üyesi ve IPTA DR2 arama ve yayının lideri Dr. Siyuan Chen, henüz kesin kanıtımız olmasa da yerçekimi dalgalarının arka planını tespit etmeye başlıyor olabiliriz” diyor.
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 analizlerimizde yanlış modellenmiş olabilecek bireysel pulsarların verilerinde bulunan gürültüden kaynaklanabilir.”
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, yerçekimi dalgası arka plan tespiti için “tüten tabanca”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 setlerinin 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 mevcut olmayan 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 arka planı olduğunu bileceğiz. InPTA’nın bir üyesi olan Dr. Bhal Chandra Joshi, bir yerçekimi dalgası arka plan algılamanın elde edilmesine yardımcı olmak için IPTA’ya ilk kez birkaç yıllık yeni verilerle katkıda bulunmayı dört gözle bekliyoruz” diyor.
Artık tümü ortak sinyali net bir şekilde 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 uzaysal korelasyonların daha kesin ölçümlerine sahip olmamız mümkündür. yakın gelecekte ortak sinyalin kaynağını belirle.”
Referans: J Antoniadis, Z Arzoumanian, S Babak, M Bailes, AS Bak Nielsen, PT Baker, CG Bassa, B Bécsy, A Berthereau, M tarafından yazılan “Uluslararası Pulsar Zamanlama Dizisi ikinci veri sürümü: İzotropik Yerçekimi Dalgası Arka Planı Arama” Bonetti, A Brazier, PR Brook, M Burgay, S Burke-Spolaor, RN Caballero, JA Casey-Clyde, A Chalumeau, DJ Champion, M Charisi, S Chatterjee, S Chen, I Cognard, JM Cordes, NJ Cornish, F Crawford , HT Cromartie, K Crowter, S Dai, ME DeCesar, PB Demorest, G Desvignes, T Dolch, B Drachler, M Falxa, EC Ferrara, W Fiore, E Fonseca, JR Gair, N Garver-Daniels, B Goncharov, DC İyi , E Graikou, L Guillemot, YJ Guo, JS Hazboun, G Hobbs, H Hu, K Islo, GH Janssen, RJ Jennings, AD Johnson, ML Jones, AR Kaiser, DL Kaplan, R Karuppusamy, MJ Keith, LZ Kelley, M Kerr, JS Key, M Kramer, MT Lam, WG Lamb, TJW Lazio, KJ Lee, L Lentati, K Liu, J Luo, RS Lynch, AG Lyne, DR Madison, RA Main, RN Manchester, A McEwen, JW McKee, MA McLaughlin, MB Mickaliger, CMF Mingarelli, C Ng, DJ Nice, S Osłowski, A Parthasarathy, TT Pennucci, BBP Perera, D Perrodin, A Petiteau, NS Pol, NK Porayko, A Possenti, SM Ransom, PS Ray, DJ Reardon, CJ Russell, A Samajdar, LM Sampson, S Sanidas, JM Sarkissian, K Schmitz, L Schult, A Sesana, G Shaifullah, RM Shannon, BJ Shapiro-Albert, X Siemens, J Simon, TL Smith, L Speri, R Spiewak, IH Stairs, BW Stappers, DR Stinebring, JK Swiggum, SR Taylor, G Theureau, C Tiburzi, M Vallisneri, E Wateren, A Vecchio, JPW Verbiest, SJ Vigeland, H Wahl, JB Wang, J Wang, L Wang, CA Witt, S Zhang, XJ Zhu, 12 Ocak 2022, Kraliyet Astronomi Derneği’nin Aylık Bildirimleri.
DOI: 10.1093/mnras/stab3418