Astronomia fal grawitacyjnych to wciąż bardzo młoda dziedzina nauki. Wykorzystywane obecnie obserwatoria mają przez to znaczne ograniczenia. Możemy za ich pomocą obserwować jedynie największe zderzenia we wszechświecie, takie jak chociażby zderzenia czarnych dziur, czy też gwiazd neutronowych. Co więcej, możemy tylko obserwować je na falach o długości rzędu setek tysięcy kilometrów. To oczywiście niezwykle cenne, ale naukowcy od dawna wiedzą, że na falach grawitacyjnych o innych długościach (dotychczas dla nas niewykrywalnych) dzieje się znacznie więcej.
Chcąc się dowiedzieć, co jeszcze mogą nam pokazać zmarszczki czasoprzestrzeni, naukowcy postanowili sprawdzić, czy nie są w stanie pozyskać informacji pośrednio, obserwując pulsary. W najnowszym artykule naukowym opisali wnioski ze swoich badań.
Pulsary to wirujące gwiazdy neutronowe charakteryzujące się silnym polem magnetycznym ustawionym tak, że przy każdym obrocie omiata Ziemię wiązką emitowanego przez siebie promieniowania, co widoczne jest na Ziemi jako regularnie pojawiający się na niebie błysk radiowy. W ekstremalnych przypadkach pulsary rotują na tyle szybko, że na Ziemi rejestrujemy setki błysków tego typu na sekundę. Z uwagi na regularność pojawiania się błysków, astronomowie mogą wykorzystywać je jako swego rodzaju kosmiczny zegarek.
Kiedy zatem pojawia się lekkie przesunięcie między błyskami, a pulsar nie znajduje się np. w układzie podwójnym, przyczyną owego przesunięcia może być przejście między nami a pulsarem fali grawitacyjnej. Co do zasady jednak takie przesunięcia są na tyle małe, że jest to poziom losowych fluktuacji samych impulsów, a więc obserwując jednego pulsara, nie będziemy w stanie zidentyfikować fali grawitacyjnej. Gdybyśmy jednak obserwowali jednocześnie wiele pulsarów, to bylibyśmy już w stanie zaobserwować efekt przejścia fali w postaci fluktuacji statystycznych. Aby jednak to osiągnąć, musimy precyzyjnie zsynchronizować impulsy poszczególnych pulsarów.
Kilka miesięcy temu naukowcy z eksperymentu NANOGrav wykorzystali obserwacje 67 pulsarów prowadzonych na przestrzeni 15 lat, aby dojrzeć w danych grawitacyjny pomruk wszechświata. Wyniki eksperymentu jednak nie były jednoznaczne. Choć udało się dostrzec oddziaływanie fal grawitacyjnych, to badaczom nie udało się zidentyfikować ich źródła.
Wkrótce jednak będziemy mieli mnóstwo danych obserwacyjnych z wielu innych projektów tego typu. Być może zatem dane z tych wszystkich eksperymentów razem będzie można użyć do poszukiwania źródeł tychże fal grawitacyjnych tła. Do tego jednak niezbędne jest wykonanie niezwykle precyzyjnych odległości między wykorzystywanymi pulsarami. To będzie wymagało jeszcze sporo pracy, bowiem dokładne odległości znamy tylko do niektórych pulsarów. Naukowcy już teraz zajmują się pomiarami za pomocą takich obserwatoriów jak chociażby VLBA (Very Long Baseline Array).
Autorzy opracowania przekonują, że wystarczającą precyzję triangulacji źródła fali grawitacyjnej można uzyskać — przy założeniu wykonania precyzyjnych pomiarów odległości do pulsarów — już przy pomocy kilkunastu pulsarów. Na sprawdzenie tego założenia musimy jeszcze trochę poczekać.
Źródło: 1