FERMI uydusu, son derece uzun dalga boyundaki yerçekimi dalgası sinyallerini arar

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.

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.

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.