Dünyanın 500 km üzerinde yörüngede dönen Fermi Geniş Alan Teleskobu, milisaniyelik pulsarlardan gelen gama ışınlarını toplar. Bu yüksek enerjili fotonlar Samanyolu boyunca seyahat ederken, birleşmiş gökadaların merkezlerinde birleşen süper kütleli karadelik çiftlerinin ürettiği düşük frekanslı yerçekimi dalgaları deniziyle karşılaşırlar. Dalga boyları 100 trilyon kilometreyi aşan uzay-zaman dalgalanmaları, her bir fotonun beklenenden biraz daha erken veya biraz daha geç gelmesine neden olur. Bu milisaniyelik pulsarların çoğundan gelen gama ışınlarını izlemek — pulsar zamanlama dizisi olarak bilinen bir deney — bu belirleyici imzayı ortaya çıkarabilir. Pulsar zamanlama dizileri daha önce sadece hassas radyo teleskoplarını kullanmaktaydı. Şimdi, Fermi’den gelen veriler, gama ışını tabanlı bir pulsar zamanlama dizisini mümkün kılıyor ve bu yerçekimi dalgalarının yeni, net bir görünümünü veriyor. Kredi: Daniëlle Futselaar/MPIFR (artsource.nl)

Birleşen galaksilerin merkezlerinde birleşen süper kütleli kara delikler, evreni düşük frekanslı yerçekimi dalgalarıyla dolduruyor. Gökbilimciler, bu uzay-zaman dalgalanmalarının galaksimizdeki pulsarlar tarafından yayılan radyo dalgaları üzerindeki ince etkisini aramak için büyük radyo teleskopları kullanarak bu dalgaları arıyorlar. Şimdi ise uluslararası bir bilim insanı ekibi, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu tarafından toplanan yüksek enerjili ışığın da aramada kullanılabileceğini gösterdi. Radyo dalgaları yerine gama ışınlarının kullanılması, pulsarların daha net görülmesini sağlar ve yerçekimi dalgalarını tespit etmek için bağımsız ve tamamlayıcı bir yol sağlar.

Almanya, Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nden Aditya Parthasarathy ve Michael Kramer dahil olmak üzere uluslararası bir bilim adamları ekibinin bulguları yayınlandı. Bilim Bu hafta.

Yerçekimi dalgaları denizi

Çoğu galaksinin kalbinde – kendi Samanyolumuz gibi yüz milyarlarca yıldızın koleksiyonları – süper kütleli bir kara delik yatar. Galaksiler, muazzam yerçekimleri ile birbirlerine çekilirler ve birleştiklerinde kara delikler yeni merkeze batarlar. Kara delikler içe doğru spiral çizip birleştikçe, dalga tepeleri arasında yüz trilyonlarca kilometre uzayan uzun yerçekimi dalgaları yaratırlar. Evren, böyle birleşen süper kütleli kara deliklerle doludur ve onlar onu düşük frekanslı bir uzay-zaman dalgalanmaları deniziyle doldururlar.

Gökbilimciler, büyük kütleli yıldızların yoğun kalıntıları olan pulsarlardan gelen darbeleri gözlemleyerek on yıllardır bu dalgaları arıyorlar. Pulsarlar son derece düzenli bir şekilde dönerler ve gökbilimciler her nabzı ne zaman bekleyeceklerini tam olarak bilirler. Bununla birlikte, yerçekimi dalgaları denizi, darbeler dünyaya ulaştığında ustaca değişir ve gökyüzündeki birçok pulsarın hassas bir şekilde izlenmesi onun varlığını ortaya çıkarabilir. Bu dalgalar için önceki aramalar, yalnızca radyo dalgalarını toplayan ve analiz eden büyük radyo teleskoplarını kullanmıştı. Ancak şimdi uluslararası bir bilim adamları ekibi, NASA’nın Fermi Gama Işını Uzay Teleskobu ile toplanan on yıldan fazla verilerde bu küçük varyasyonları aradı ve analizleri, bu dalgaları tespit etmenin sadece birkaç yıllık ek gözlemlerle mümkün olabileceğini gösteriyor.

NASA'nın Fermi'si canavar karadeliklerinden gelen yerçekimi dalgalarını avlıyor

Bir yerçekimi dalgasının uzunluğu veya uzay-zamandaki dalgalanma, bu bilgi grafiğinde gösterildiği gibi kaynağına bağlıdır. Bilim adamları, spektrumun mümkün olduğunca çoğunu incelemek için farklı türde dedektörlere ihtiyaç duyarlar. Kredi: NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi Kavramsal Görüntü Laboratuvarı

Matthew Kerr, “Fermi, ışığın en enerjik biçimi olan gama ışınlarında evreni inceliyor. Bu yerçekimi dalgalarını aramamız gereken pulsar türlerini bulmanın ne kadar iyi olduğuna şaşırdık – şimdiye kadar 100’ün üzerinde” dedi. , Washington’daki ABD Deniz Araştırma Laboratuvarı’nda araştırma fizikçisi. “Fermi ve gama ışınları, birlikte onları bu araştırmada çok güçlü bir araç haline getiren bazı özel özelliklere sahiptir.”

Almanya, Bonn’daki Max Planck Radyo Astronomi Enstitüsü’nde (MPIfR) araştırmacı olan Kerr ve Aditya Parthasarathy tarafından ortaklaşa yürütülen çalışmanın sonuçları, derginin 07 Nisan sayısında yayınlandı. Bilim.

kozmik saatler

Işık birçok form alır. Düşük frekanslı radyo dalgaları bazı nesnelerden geçebilirken, yüksek frekanslı gama ışınları madde ile karşılaştıklarında enerjik parçacık yağmurlarına patlar. Yerçekimi dalgaları da geniş bir spektrumu kapsar ve daha büyük nesneler daha uzun dalgalar üretme eğilimindedir.

Süper kütleli kara deliklerin birleştirilmesiyle çalışan trilyon kilometrelik dalgaları tespit edecek kadar büyük bir dedektör inşa etmek imkansızdır, bu nedenle gökbilimciler, pulsar zamanlama dizileri adı verilen doğal olarak oluşan dedektörleri kullanırlar. Bunlar, hem radyo dalgalarında hem de gama ışınlarında parlayan ve her saniyede yüzlerce kez dönen milisaniyelik pulsar topluluklarıdır. Deniz fenerleri gibi, bu radyasyon ışınları, dünyayı süpürürken düzenli olarak titreşiyor gibi görünüyor ve yerçekimi dalgaları denizinden geçerken, uzak, büyük kara deliklerin hafif gümbürtüsüyle damgalanıyorlar.

Bu görselleştirme, birbirinin etrafında dönerken neredeyse eşit kütleye sahip iki kara deliğin yaydığı kütleçekim dalgalarını göstermektedir. Turuncu dalgalanmalar, hızla yörüngede dönen kütlelerin neden olduğu uzay-zaman çarpıklıklarını temsil eder. Bu çarpıtmalar yayılır ve zayıflar, sonunda yerçekimi dalgaları (mor) haline gelir. Bu simülasyon, NASA’nın Ames Araştırma Merkezi’ndeki Pleiades süper bilgisayarında gerçekleştirildi. Kredi: NASA/Bernard J. Kelly (Goddard and Univ. of Maryland Baltimore County), Chris Henze (Ames) ve Tim Sandstrom (CSC Government Solutions LLC)

Benzersiz bir sonda

Pulsarlar ilk olarak radyo teleskopları kullanılarak keşfedildi ve radyo teleskoplarla yapılan pulsar zamanlama dizisi deneyleri yaklaşık yirmi yıldır yapılıyor. Bu büyük çanaklar, yerçekimi dalgalarının etkilerine karşı en fazla hassasiyeti sağlar, ancak yıldızlararası etkiler, radyo verilerinin analizini karmaşıklaştırır. Uzay çoğunlukla boştur, ancak bir pulsar ile dünya arasındaki geniş mesafeyi geçerken, radyo dalgaları hala birçok elektronla karşılaşır. Bir prizmanın görünür ışığı bükme şekline benzer şekilde, yıldızlararası elektronlar radyo dalgalarını büker ve varış zamanlarını değiştirir. Enerjik gama ışınları bu şekilde etkilenmez, bu nedenle tamamlayıcı ve bağımsız bir pulsar zamanlama yöntemi sağlarlar.

Parthasarathy, “Fermi sonuçları, yerçekimi dalgası arka planını potansiyel olarak tespit etme söz konusu olduğunda, radyo pulsar zamanlama dizileri kadar zaten% 30 iyidir.” Dedi. “Bir beş yıl daha pulsar veri toplama ve analizi ile, tüm bu başıboş elektronlar hakkında endişelenmenize gerek kalmaması gibi ek bir avantajla eşit derecede yetenekli olacak.”

Fermi’nin piyasaya sürülmesinden önce öngörülmeyen bir gama ışını pulsar zamanlama dizisi, yerçekimi dalgası astrofiziğinde yeni ve güçlü bir yeteneği temsil ediyor.

“Atarcalarla yerçekimi dalgası arka planını tespit etmek erişilebilir durumda, ancak hala zor. Burada beklenmedik bir şekilde Fermi aracılığıyla gösterilen bağımsız bir yöntem, hem gelecekteki bulguları doğrulamak hem de radyo deneyleriyle sinerjilerini göstermek için harika bir haber” diyor Michael Kramer. MPIFR ve Radyo Astronomi araştırma bölümünde Temel Fizik başkanı.


Pulsar zamanlama dizileri bizi süper kütleli kara delikleri bulmaya yaklaştırıyor


Daha fazla bilgi:
Bir Gama Işını Pulsar Zamanlama Dizisi Nanohertz Yerçekimi Dalgası Arka Planını Sınırlar, Bilim (2022). DOI: 10.1126/science.abm3231. www.science.org/doi/10.1126/science.abm3231

Max Planck Derneği tarafından sağlanmıştır

Alıntı: FERMI uydusu, 10 Nisan 2022’de https://phys.org/news/2022-04-fermi-satellite-extremely-wavelength-gravitational.html adresinden alınan son derece uzun dalga boylu yerçekimi dalgası sinyallerini (2022, 7 Nisan) avlıyor.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.



uzay-1