Astronomer skanner gobs av pulsarer for å jakte på gravitasjonsbølger

Da forskere endelig oppdaget gravitasjonsbølger for noen uker siden, var det en prestasjon 14 år i produksjonen, ved hjelp av instrumenter designet for å finne et signal så lite som 1/1000 diameteren av en proton. Og hvis vi vil fortsette å studere gravitasjonsbølger i fremtiden, må vi finne en enklere måte å lete etter, en som ikke krever et 4 km langt toppmoderne instrument.

En ny studie av forskere ved det nordamerikanske Nanohertz observatoriet for gravitasjonsbølger (NANOGrav antyder at vi kanskje kan oppdage disse bølgene ved hjelp av radioteleskoper - du vet hva slags konvensjonelt utstyr vi bruker til å utføre tonn av astrofysikkforskning allerede.

Nøkkelen til denne metoden? Pulsar.

Begrepet er stenografi for pulserende radio-stjerne - en svært magnetisert nøytronstjerne-kjernefjerner (post-supernova) som roterer og brenner av kraftige bjelker av elektromagnetisk stråling. NANOGrav-forskerne mener at hvis vi kan overvåke et større antall pulsarer over himmelen, kan vi oppdage lavfrekvente gravitasjonsbølger.

Slik fungerer det. Forskerne foreslår at de kan oppdage lavfrekvente gravitasjonsbølger som kommer fra par av supermassive sorte hull som bane hverandre på et gradvis kollisjonskurs. Slike svarte hull påvirker mellomrommet stoffet rundt dem med svake vibrasjoner som krøller ut, som om de er i vann. Når disse vibrasjonene passerer jorden - som tar over alt fra noen få måneder til et år - får de oss til å skifte seg så lite i forhold til universets pulsarer.

For øyeblikket er vårt eneste håp om å finne tyngdebølger som flyr forbi jorden, for våre grunnbaserte instrumenter (eller til og med rombaserte instrumenter som eLISA) å hente de små signalene og måle dem kontinuerlig i lang tid.

Nebulaens pulsar er en av de få identifiserbare pulsarene som er kjent for mannen, og er en ung gjenstand fra en supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Millennium-astronomi (@astromillennium) 16. februar 2016

Så NANOGrav vil bruke pulsarer for å finne disse lavfrekvente gravitasjonssignaler. Pulsarer - spesielt millisekundpulsarer - avgir radiobølger, hvorav noen gjør det til jorden og kan måles ved hjelp av et enkelt radioteleskop.

Som det viser seg, er disse pulsarene påvirket av gravitasjonsbølger spyttet ut av supermassive sorte hull. Det påvirker igjen radiobølgene de pulsarene sender ut. Så måling av skift i radiobølgene er en transitiv måte å oppdage gravitasjonsbølgene selv.

Astrofysikerne i den nye studien sier at vi ikke kunne stole bare på en eller noen få pulsarer for å spore gravitasjonsbølger som dette. Vi må se på en hel web av pulsarer. Så NANOGrav bestemte seg for å overvåke 54 av disse babyene.

Denne nye metoden dyser behovet for ekstremt dyrt, ekstremt følsomt utstyr til fordel for mer kostnadseffektive instrumenter for å i utgangspunktet gjøre den samme forskningen.

Nå er her de dårlige nyhetene: Forskerne har så langt ikke hatt lykke til å faktisk oppdage signaler som skyldes gravitasjonsbølger. De trenger å legge til flere pulsarer på deres web.

Likevel gir de ikke opp håp.

"Gravitasjonsbølger vasker over hele jorden hele tiden," sa Stephen Taylor, forfatter for papiret og en postdoktor ved NASAs Jet Propulsion Laboratory, i en pressemelding. "Med tanke på antall pulsarer som observeres av NANOGrav og andre internasjonale lag, forventer vi å ha klare og overbevisende bevis på lavfrekvente gravitasjonsbølger innen det neste tiåret."