11-letnie pomiary pulsarów nie wykryły fal grawitacyjnych

11yearcosmic

W sto lat po tym jak Einstein zaproponował istnienie fal grawitacyjnych w ramach swojej ogólnej teorii względności, 11-letnie poszukiwania tychże fal za pomocą teleskopu Parkes (CSIRO) nie przyniosły rezultatów rzucając tym samym cień na nasze rozumienie galaktyk i czarnych dziur.

Dla naukowców fale grawitacyjne mają szczególne znaczenie, bowieum uważa się, że niosą one wiadomość o samym początku wszechświata. Mimo, że istnieją dowody na ich istnienie – nie zostały jak dotąd bezpośrednio zaobserwowane.

Korzystając z bardzo precyzyjnego teleskopu Parkes naukowcy przez ponad dekadę poszukiwali fal grawitacyjnych lecz ich wysiłki nie przyniosły spodziewanych efektów.

Wyniki prac prowadzonych przez dr Ryana Shannona (CSIRO/International Centre for Radio Astronomy Research) zostały wczoraj opublikowane w czasopiśmie Science.

Korzystając z teleskopu Parkes naukowcy mieli nadzieję usłyszeć szum tła spowodowany falami pochodzącymi z łączących się galaktyk.

„Jednak absolutnie nic nie usłyszeliśmy. Nawet szmeru,” mówi Shannon.

Uważa się, że każda duża galaktyka ma w swoim centrum supermasywną czarną dziurę. Gdy dwie galaktyki się ze sobą łączą, ich czarne dziury zaczynają się przyciągać i powoli zaczynają się do siebie zbliżać orbitując wokół wspólnego środka masy. W tym miejscu teoria Einsteina przewiduje powstawanie fal grawitacyjnych.

Mimo, że ogólna teoria względności Einsteina wytrzymała każdy test, któremu poddawali ją naukowcy, fale grawitacyjne pozostają jedynym jak dotąd niepotwierdzonym jej elementem.

W ramach poszukiwania fal zespół kierowany przez dr Shannona wykorzystał teleskop Parkes do monitorowania pary pulsarów milisekundowych. Te małe gwiazdy wytwarzają regularne serie pulsów radiowych i zachowują się niczym zegarki umieszczone w przestrzeni kosmicznej. Naukowcy rejestrowali czas dotarcia na Ziemię sygnałów z dokładnością do miliardowej części sekundy.

Fala grawitacyjna przelatująca między Ziemią a pulsarem milisekundowym ściska i rozciąga przestrzeń zmieniając odległość między nimi o 10 metrów – niewielki fragment odległości pulsara od Ziemi. Tym samym powinny, bardzo delikatnie ale jednak, zmienić się momenty dotarcia sygnałów z pulsara na Ziemię.

Naukowcy badali wybrane pulsary przez 11 lat co powinno stanowić wystarczająco długi czas do wykrycia fal grawitacyjnych. Dlaczego zatem tak się nie stało? Naukowcy rozważają kilka rozwiązań tej zagadki. Jednym z nich może być fakt, że czarne dziury łączą się bardzo szybko, spędzając mało czasu na zbliżaniu się do siebie po spirali, kiedy to mogłyby generować fale grawitacyjne. Niezależnie od wytłumaczenia oznacza to, że naukowcy chcący odkryć fale grawitacyjne obserwując pulsary muszą obserwować je jeszcze przez wiele lat.

„Być może wykorzystanie wyższej częstotliwości mogłoby nam pomóc,” powiedział dr Lindley Lentati (University of Cambridge), członek zespołu specjalizujący się w technikach pomiarów pulsarów. Astronomowie zyskają nowe możliwości po powstaniu bardzo czułego teleskopu Square Kilometre Array, którego budowa rozpocznie się w 2018 roku.

Źródło: Science