Астрофізики з колаборації MeerKAT підтвердили існування фону гравітаційних хвиль у Всесвіті. Для цього вчені використовували однойменний радіотелескоп, що складається з 64 антен. І хоча фізики бачать гарячу точку на карті фону, отриманої в ході обробки даних, статистичної значущості спостереження поки що не достатньо, щоб достовірно заявити про наявність точкового джерела гравітаційних фонових хвиль. Вчені представили результати у серії робіт [1, 2, 3], нещодавно опублікованих на сайті препринтів arXiv.org.
Наш Всесвіт — не найспокійніше місце, тут вибухають зірки, зливаються надмасивні чорні дірки та стикаються нейтронні зірки. Подібні явища викликають гравітаційні хвилі, які вчені вперше зареєстрували лише 2016 року. Докладніше про гравітаційні хвилі можна прочитати в нашому матеріалі «На гребені метричного тензора».
Крім прямого спостереження, гравітаційну бриж у космічному просторі, що виникає, можна спостерігати за результатами непрямих вимірювань. Зокрема, можна використовувати мілісекундні пульсари — нейтронні зірки, що обертаються, які випромінюють радіо імпульси з постійним періодом від однієї до десяти мілісекунд. Стабільність обертання мілісекундного пульсара дозволяє вченим будувати точні тимчасові моделі, які враховують як внутрішню, і зовнішню його фізику, причому найточніші моделі здатні передбачати час прибуття імпульсу з точністю до десятків наносекунд. Спотворення у просторі-часі, викликані гравітаційними хвилями, викликають кореляції між різницею приходу сигналів від пульсарів і очікуваним часом приходу сигналу, розрахованого за моделями. Ці кореляції вчені вже використовували для спостережень за тлом гравітаційних хвиль, наприклад, в експерименті NANOGrav, втім, на набір достатньої статистики тоді пішло близько 15 років, а перші достовірні результати були опубліковані лише торік.
Тепер колаборація MeerKAT представила підтвердження існування фону гравітаційних хвиль за результатами даних, набраних лише за чотири з половиною роки. Астрофізики використовували однойменний радіотелескоп, розташований у Південно-Африканській Республіці — найбільший та найчутливіший радіотелескоп у південній півкулі. Телескоп складається з 64 окремих радіоантен діаметром 13,5 метра кожна, об'єднаних в один масив.
Вчені використали часи приходу сигналів від 83 пульсарів і набрали статистику в 250 000 подій із середньою помилкою всього близько трьох мікросекунд. В результаті аналізу даних астрофізики підтвердили існування фону від гравітаційних хвиль і склали карту в області частот від 7 до 21 наногерц. Вчені бачать на цій карті гарячу пляму з p-значенням 0,015, проте на їхню думку статистичної значущості поки що недостатньо, щоб достовірно заявити про наявність виділеного джерела фону. Крім того, як зазначають вчені, p-значення може переоцінювати значення анізотропії через недооблік космічної дисперсії.
Вчені продовжують досліджувати тло гравітаційних хвиль, спостерігаючи за пульсарами. Про те, як ще можна використовувати гравітаційні хвилі для дослідження Всесвіту, можна прочитати в нашому матеріалі «За хвилею хвиля».