Araştırmacılar yerçekimsel dalga kaynaklarının yerini belirlemek için pulsarların kullanılmasını öneriyor

Mevcut yerçekimsel dalga gözlemevlerinin iki önemli sınırlaması vardır. Birincisi, yalnızca kara deliklerin ve nötron yıldızlarının birleşmesi gibi güçlü kütle çekimsel patlamaları gözlemleyebiliyor olmaları. İkincisi ise bu birleşmeleri yalnızca yüzlerce kilometreden binlerce kilometreye kadar olan dalga boylarında gözlemleyebiliyorlar. Bu, yalnızca yıldızların kütlesel birleşmelerini gözlemleyebileceğimiz anlamına gelir. Elbette, diğer dalga boylarında ve gürültü seviyelerinde çok sayıda ilgi çekici yerçekimsel astronomi var ve bu da gökbilimcileri akıllı olmaya motive ediyor. Bu akıllıca fikirlerden biri pulsarları teleskop olarak kullanmaktır. Araştırma ön baskı sunucusunda yayınlandı arXiv.

Konsept pulsar zamanlama dizisi (PTA) olarak biliniyor. Pulsarlar, her dönüşte Dünya’ya doğru bir radyo enerjisi patlaması gönderecek şekilde hizalanmış güçlü bir manyetik alana sahip dönen nötron yıldızlarıdır. Bunları çok düzenli bir radyo flaşı olarak görüyoruz. Milisaniye pulsarları olarak bilinen bazı pulsarlar o kadar hızlı dönerler ki, saniyede yüzlerce radyo darbesi yayarlar. Nötron yıldızının dönüşü neredeyse saat gibi düzenli olduğundan, pulsarlar bir tür kozmik saat olarak kullanılabilir.

Bu nedenle, eğer bir pulsar herhangi bir şekilde hareket ederse, örneğin bir yıldızın yörüngesinde dönerse, pulsarın göreceli hareketi, pulsların hafifçe kaymasına neden olur. Bu değişimleri son derece hassas bir şekilde ölçebiliyoruz. Gözlemlerimiz o kadar hassas ki pulsarlar, biz onları doğrudan gözlemlemeden çok önce, kütleçekim dalgalarının dolaylı kanıtı olarak ikili sistemlerin yörüngesel bozunumunu ölçmek için kullanıldı.

Pulsarlar ikili bir sistemin parçası olmasalar bile, küçük yerçekimsel çekişler onların hafifçe kaymasına neden olur. Yani bir kütleçekim dalgası içlerinden geçtiğinde darbeleri çok az miktarda değişecektir. Bu kaymalar aslında darbelerin rastgele dalgalanma seviyesindedir, dolayısıyla tek bir pulsarın kütleçekimsel dalga etkisini göremiyoruz. İstatistiksel dalgalanmaları görmek için çok sayıda pulsarın gözlemlenmesine ihtiyacımız var. Bu nedenle bir dizi pulsar zamanlamasına ihtiyacımız var.

Bu senenin başlarında NANOGrav’dan gökbilimciler, 15 yıllık verilerle 67 pulsar dizisi kullandılar ve evrenin arka plandaki yerçekimsel gürültüsünü ölçebildiler. Bu arka planın olası kaynakları süper kütleli ikili kara deliklerdir (SMBH’ler), ancak sonuçlar tamamen kesin değildi. Verilerle ilgili bir sorun, ekibin yerçekimi dalgalarını ölçebilmesine rağmen bunların başlangıç ​​noktasını tam olarak belirleyememesiydi.

Devam eden birçok PTA projesi var, bu da yakında zengin bir gözlemsel veriye sahip olacağımız anlamına geliyor. Yeni bir çalışmada bir ekip, bu verilerin arka plandaki yerçekimi dalgalarının kaynaklarını belirlemek için nasıl kullanılabileceğini öne sürüyor. Fikirleri, bir dizideki pulsarların hassas mesafe ölçümlerini yapmaya odaklanıyor.

Şu anda bazı pulsarlara olan mesafeyi çok kesin olarak biliyorken, birçok pulsarın mesafesi bulanık. Çok Uzun Taban Çizgisi Dizisi gibi gözlemevleri aracılığıyla PTA pulsarlarının ayrıntılı gözlemleri bize ihtiyacımız olan kesinliği sağlayabilir. Bir pulsarın hem mesafesini hem de zamanlama değişimini bilmek bize kaynağın menzilini verecektir. Bir dizi pulsarla, aralıklar kaynağı üçgenleyecek şekilde üst üste gelecektir.

Makalenin gösterdiği gibi, yalnızca bir düzine pulsardan oluşan bir PTA ile iyi düzeyde bir doğruluk elde edilebiliyor. Bu ilk çalışma yalnızca 2 boyutlu bir diziye odaklandı, ancak daha fazla 3 boyutlu bir dizi de makul ölçüde doğru olmalıdır. Bu arka plan dalgalarının süper kütleli ikili kara deliklerden mi yoksa henüz tam olarak anlamadığımız bir şeyden mi geldiğini kanıtlayacak kadar kesin.