Аналіз даних 15 років роботи обсерваторії NANOGrav виявив, що Всесвіт постійно пронизує гравітаційно-хвильовий фон від накладання гравітаційних хвиль, які утворюються у таких подіях як злиття чорних дір чи нейтронних зір. Обсерваторія стежила за світінням 68 пульсарів, зміни у ритмі якого свідчать про вплив низькочастотного гравітаційно-хвильового фону. Присвячена дослідженню стаття опублікована у The Astrophysical Journal Letters.
Aurore Simonnet for the NANOGrav Collaboration
Що шукає NANOGrav?
Гравітаційними хвилями називають збурення простору-часу, які виникають внаслідок прискореного руху масивних об'єктів, як-от галактик, чорних дір чи нейтронних зір. Вперше їх вдалося зафіксувати у 2015 році обсерваторіям LIGO і Virgo, які з того часу постійно продовжують їх реєструвати за подіями злиттів чорних дір та навіть чорних дір з нейтронними зорями.
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?
Результатом 15 років спостережень NANOGrav за 68 пульсарами стало підтвердження існування низькочастотного гравітаційно-хвильового фону зі статистичною значущістю результату у 3.5–4 сигми, тоді як достатнім для підтвердження наявності сигналу вважався б результат у 3 сигми. Їхнім джерелом вчені називають популяцію подвійних надмасивних чорних дір, які повільно обертаються одна навколо одної по спіральній траєкторії. Таким чином, NANOGrav підтверджує свою чутливість до фонового гравітаційно-хвильового шуму, а не лише до одинарних подій злиттів.