Ученые знают, что эти волны, предсказанные теорией относительности Альберта Эйнштейна, существуют, но еще не обнаружили их. В гонке за волнами одна стратегия — так называемые массивы синхронизации пульсаров — достигла важной вехи не в обнаружении каких-либо гравитационных волн, а в обнаружении новой информации о частоте и силе слияния черных дыр.«Мы ожидаем, что через нас постоянно проходит множество гравитационных волн, и теперь мы лучше представляем масштабы этой фоновой активности», — сказала Сара Берк-Сполаор, соавтор новой статьи в Science, опубликованной 18 октября. в котором описываются исследования, в которых она участвовала, когда работала в Лаборатории реактивного движения НАСА в Пасадене, Калифорния.
Берк-Сполаор сейчас работает в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене.Гравитационные волны, если они будут обнаружены, дадут больше информации о черных дырах, а также об одной из четырех фундаментальных сил природы: гравитации.
Неспособность команды обнаружить какие-либо гравитационные волны в недавнем поиске на самом деле имеет свои преимущества, потому что он раскрывает новую информацию о слияниях сверхмассивных черных дыр — их частоте, расстоянии от Земли и массах. Одна из теорий роста черных дыр, поразившая теоретиков, гласила, что одни только слияния ответственны за увеличение массы черных дыр.Результаты получены с помощью радиотелескопа Паркса Организации научных и промышленных исследований Содружества Наций (CSIRO) в восточной Австралии.
Исследование проводилось совместно Райаном Шенноном из CSIRO и Викрамом Рави из Мельбурнского университета и CSIRO.Массивы пульсаров предназначены для улавливания тонких гравитационных волн с помощью телескопов на земле и вращающихся звезд, называемых пульсарами.
Пульсары — это сгоревшие ядра взорвавшихся звезд, которые испускают лучи радиоволн, как маяки. Время вращения пульсаров настолько точное, что исследователи говорят, что они сродни атомным часам.
Когда гравитационные волны проходят через множество пульсаров 20, в случае нового исследования, они заставляют пульсары подпрыгивать, как буи. Исследователи, регистрирующие радиоволны пульсаров, могут затем собрать воедино фоновый гул волн.
«Гравитационные волны заставляют пространство между Землей и пульсарами растягиваться и сжиматься», — сказал Берк-Сполаор.В новом исследовании использовалась синхронизирующая матрица Parkes Pulsar Timing Array, начало которой было положено в 1990-х годах.
По словам исследовательской группы, при нынешней чувствительности этот массив сможет обнаруживать гравитационную волну в течение 10 лет.Исследователи из JPL в настоящее время разрабатывают аналогичную возможность точной синхронизации пульсаров для Deep Space Network НАСА, системы больших тарелочных антенн, расположенных вокруг Земли, которые отслеживают и связываются с космическими кораблями дальнего космоса.
Во время пропусков в графиках слежения сети антенны можно использовать для точного измерения времени распространения радиоволн пульсаров. Поскольку антенны Deep Space Network распределены по всему земному шару, они могут видеть пульсары по всему небу, что улучшает чувствительность к гравитационным волнам.«В настоящее время в центре внимания сообществ систем измерения времени пульсаров является разработка более чувствительных технологий и создание долгосрочных программ мониторинга большого ансамбля пульсаров», — сказал Валид Маджид, главный исследователь пульсаров сети Deep Space Network. программа хронометража в JPL. «Все стратегии обнаружения гравитационных волн, включая LIGO [лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн], дополняют друг друга, поскольку каждый метод чувствителен к обнаружению гравитационных волн на очень разных частотах. Хотя некоторые могут охарактеризовать это как гонку, в конце концов , цель состоит в том, чтобы обнаружить гравитационные волны, которые положат начало гравитационно-волновой астрономии.
Это действительно захватывающая часть всего этого начинания ».Наземная обсерватория LIGO находится в Луизиане и Вашингтоне. Это совместный проект Калифорнийского технологического института и Массачусетского технологического института, Кембридж, штат Массачусетс, при финансовой поддержке Национального научного фонда. Европейское космическое агентство разрабатывает космический спутник LISA Pathfinder (космическая антенна с лазерным интерферометром) — экспериментальный проект будущей космической обсерватории для обнаружения гравитационных волн.
LIGO, LISA и массивы синхронизации пульсаров могут обнаруживать разные частоты гравитационных волн и, таким образом, чувствительны к различным типам событий слияния.Видео о новых открытиях Паркса из Технологического университета Суинберна в Мельбурне, Австралия, размещено в Интернете по адресу: http://astronomy.swin.edu.au/production/blackhole/.
Калифорнийский технологический институт управляет Лабораторией реактивного движения для НАСА.