Radioteleskop MeerKAT zaobserwował tło fal grawitacyjnych we Wszechświecie

Astrofizycy z projektu MeerKAT potwierdzili istnienie tła fal grawitacyjnych we Wszechświecie. W tym celu naukowcy wykorzystali radioteleskop o tej samej nazwie, składający się z 64 anten. I chociaż fizycy widzą gorący punkt na mapie tła uzyskanej podczas przetwarzania danych, istotność statystyczna obserwacji nie jest jeszcze wystarczająca, aby wiarygodnie stwierdzić obecność punktowego źródła fal grawitacyjnych. Naukowcy przedstawili wyniki w serii artykułów [1, 2, 3] opublikowanych niedawno na stronie preprintów arXiv.org.

Nasz Wszechświat nie jest najspokojniejszym miejscem, gwiazdy eksplodują tutaj, supermasywne czarne dziury łączą się, a gwiazdy neutronowe zderzają się. Podobne zjawiska są powodowane przez fale grawitacyjne, które naukowcy po raz pierwszy zarejestrowali dopiero w 2016 roku. Więcej o falach grawitacyjnych możesz przeczytać w naszym materiale „Na szczycie tensora metrycznego”.

Oprócz bezpośredniej obserwacji, pojawiające się w przestrzeni kosmicznej fale grawitacyjne można zaobserwować dzięki wynikom pośrednich pomiarów. W szczególności możliwe jest wykorzystanie milisekundowych pulsarów — obracających się gwiazd neutronowych, które emitują impulsy radiowe o stałym okresie od jednej do dziesięciu milisekund. Stabilność rotacji milisekundowego pulsara pozwala naukowcom budować dokładne modele czasowe, które uwzględniają zarówno jego wewnętrzną, jak i zewnętrzną fizykę, a najdokładniejsze modele są w stanie przewidzieć czas przybycia impulsu z dokładnością do dziesiątek nanosekund. Zniekształcenia w czasoprzestrzeni spowodowane falami grawitacyjnymi powodują korelacje między różnicą w przybyciu sygnałów z pulsarów a oczekiwanym czasem przybycia sygnału obliczonym przez modele. Naukowcy wykorzystali już te korelacje dla fal grawitacyjnych obserwowanych w tle, na przykład w eksperymencie NANOGrav, jednak zebranie wystarczających statystyk zajęło około 15 lat, a pierwsze wiarygodne wyniki opublikowano dopiero w zeszłym roku.

Teraz współpraca MeerKAT przedstawiła potwierdzenie istnienia tła fal grawitacyjnych w oparciu o wyniki danych zebranych w ciągu zaledwie czterech i pół roku. Astrofizycy wykorzystali radioteleskop o tej samej nazwie, znajdujący się w Republice Południowej Afryki – największy i najczulszy radioteleskop na półkuli południowej. Teleskop składa się z 64 oddzielnych anten radiowych o średnicy 13,5 metra każda, połączonych w jedną sieć.

Naukowcy wykorzystali czasy przybycia sygnałów z 83 pulsarów i zebrali statystyki 250 000 zdarzeń ze średnim błędem wynoszącym zaledwie około trzech mikrosekund. W wyniku analizy danych astrofizycy potwierdzili istnienie tła fal grawitacyjnych i stworzyli jego mapę w zakresie częstotliwości od 7 do 21 nanoherców. Naukowcy widzą na tej mapie gorący punkt o wartości p wynoszącej 0,015, jednak ich zdaniem istotność statystyczna nie jest jeszcze wystarczająca, aby wiarygodnie stwierdzić obecność pojedynczego źródła tła. Ponadto, jak zauważają naukowcy, wartość p może przeceniać wartość anizotropii z powodu zaniedbania kosmicznej dyspersji.

Naukowcy nadal badają tło fal grawitacyjnych, obserwując pulsary. O tym, jak jeszcze można wykorzystać fale grawitacyjne do badania Wszechświata, możesz przeczytać w naszym materiale „Behind the Wave”.

Od DrMoro

Originaltext
Diese Übersetzung bewerten
Mit deinem Feedback können wir Google Übersetzer weiter verbessern
Ten formularz nie jest obsługiwany
Aus Sicherheitsgründen solltest du keine Informationen über diese Art von Formular senden, während du Google Translate verwendest.
DobraDo oryginalnego adresu URL