15 років роботи обсерваторії NANOGrav привели до відкриття постійного гравітаційно-хвильового фону від накладання гравітаційних хвиль у Всесвіті. Аналізуючи світіння 68 пульсарів, вчені виявили зміни у їх ритмі, що свідчить про вплив низькочастотного гравітаційно-хвильового фону, утвореного подіями, такими як злиття чорних дір і нейтронних зір. Висновки дослідження були опубліковані у статті The Astrophysical Journal Letters.
Що шукає NANOGrav?
Гравітаційні хвилі є збуреннями простору-часу, що виникають внаслідок прискореного руху великих масивних об’єктів, таких як галактики, чорні діри та нейтронні зорі. У 2015 році обсерваторіям LIGO і Virgo вдалося вперше зафіксувати ці хвилі, і з того часу вони продовжують систематично реєструвати їх під час злиття чорних дір та навіть злиття чорних дір з нейтронними зорями. Це відкриття відкрило нові можливості для вивчення та розуміння космічних явищ.
Втім, на відміну від них, проєкт NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) прагне знайти гравітаційні хвилі не від таких масштабних подій, які провокують випромінювання у десятки і сотні герців, а навпаки, низькочастотний, у наногерцовому діапазоні, гравітаційно-хвильовий фон, який існує постійно. Він може походити від первинних чорних дір чи навіть космічних струн, вважають астрофізики, та допоможе підтвердити чи спростувати ряд теорій, які описують перші етапи еволюції Всесвіту.
Як NANOGrav шукає гравітаційні хвилі?
Щоб виявити низькочастотні гравітаційні хвилі, астрономи проводять регулярні спостереження за мілісекундними пульсарами — нейтронними зорями, які екстремально швидко обертаються, із періодом до десятків мілісекунд. Ці світила випромінюють радіосигнали зі строгою періодичністю, а тому, якщо на шляху сигналу пройде гравітаційна хвиля, астрономи зможуть це помітити за зміною випромінювання. У межах проєкту NANOGrav вчені спостерігають за мережею з кількох десятків мілісекундних пульсарів.
Що виявив NANOGrav?
Після проведення спостережень протягом 15 років за 68 пульсарами, обсерваторія NANOGrav отримала підтвердження існування низькочастотного гравітаційно-хвильового фону зі значущістю результату на рівні 3.5–4 сигм. Вчені вважали, що достатнім для підтвердження присутності сигналу є результат на рівні 3 сигм. Вони визначили, що джерелом цього фонового шуму є подвійні надмасивні чорні діри, які повільно обертаються одна навколо одної по спіральній траєкторії. Це підтверджує, що обсерваторія NANOGrav виявляє не лише окремі події злиття, але й виявляє чутливість до загального фонового гравітаційно-хвильового шуму.
Джерело: nauka.ua
