นักดาราศาสตร์กำลังสแกนมวลของพัลซาร์เพื่อตามล่าหาคลื่นความโน้มถ่วง

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงเมื่อไม่กี่สัปดาห์ที่ผ่านมามันเป็นความสำเร็จในการทำ 14 ปีโดยใช้เครื่องมือที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาสัญญาณที่มีขนาดเล็กเพียง 1/1000 เส้นผ่านศูนย์กลางของโปรตอน และถ้าเราต้องการเรียนรู้คลื่นความโน้มถ่วงต่อไปในอนาคตเราจะต้องหาวิธีที่ง่ายกว่าในการค้นหาพวกเขาสิ่งที่ไม่ต้องการเครื่องมือสถานะทางยาว 4 กม.

การศึกษาใหม่โดยนักวิจัยที่หอสังเกตการณ์อเมริกาเหนือ Nanohertz สำหรับคลื่นความโน้มถ่วง (NANOGrav แนะนำว่าเราอาจตรวจจับคลื่นเหล่านั้นโดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ - คุณรู้หรือไม่ว่าอุปกรณ์แบบดั้งเดิมที่เราใช้ทำ ตัน จากการวิจัยทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์แล้ว

กุญแจสำคัญในวิธีนี้? พัลซาร์

คำนี้ย่อมาจากดาวฤกษ์คลื่นวิทยุซึ่งเป็นเศษแกนกลางของนิวตรอนที่มีแม่เหล็กสูง (โพสต์ซูเปอร์โนวา) ที่หมุนและยิงออกจากลำคลื่นอันทรงพลังของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์ NANOGrav คิดว่าถ้าเราสามารถตรวจสอบพัลซาร์จำนวนมากทั่วท้องฟ้าเราสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำได้

นี่คือวิธีการทำงาน นักวิทยาศาสตร์เสนอว่าพวกเขาสามารถตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำที่เกิดจากหลุมดำมวลมหาศาลที่โคจรรอบกันและกันในเส้นทางการชนกันทีละน้อย หลุมดำดังกล่าวส่งผลต่อเนื้อผ้าในอวกาศที่อยู่รอบตัวพวกเขาด้วยการสั่นไหวเล็กน้อยที่กระเพื่อมราวกับว่าอยู่ในน้ำ เมื่อการสั่นสะเทือนเหล่านี้ผ่านโลก - ซึ่งใช้เวลาไม่กี่เดือนจนถึงหนึ่งปีพวกมันจะทำให้เราเปลี่ยนไปเล็กน้อยเมื่อเทียบกับพัลซาร์ของจักรวาล

ในตอนนี้ความหวังเดียวของเราในการค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงที่บินผ่านโลกนั้นเป็นเครื่องมือพื้นฐานภาคพื้นดินของเรา (หรือแม้แต่เครื่องมือวัดอวกาศเช่น eLISA) เพื่อรับสัญญาณขนาดเล็กเหล่านั้นและวัดพวกมันอย่างต่อเนื่องเป็นเวลานาน

พัลซาร์ของเนบิวลาเป็นหนึ่งในพัลซาร์ที่ระบุตัวตนไม่กี่ตัวที่มนุษย์รู้จักและเป็นเศษเล็กเศษน้อยจากซูเปอร์โนวา pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Millennium Astronomy (@astromillennium) 16 กุมภาพันธ์ 2559

ดังนั้น NANOGrav ต้องการใช้พัลซาร์เพื่อค้นหาสัญญาณแรงโน้มถ่วงความถี่ต่ำเหล่านี้ Pulsars - โดยเฉพาะมิลลิวินาทีเป็นพิเศษ - ปล่อยคลื่นวิทยุซึ่งบางส่วนก็ทำให้เกิดขึ้นบนพื้นโลกและสามารถวัดได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุอย่างง่าย

เมื่อปรากฎว่าพัลซาร์เหล่านั้นได้รับผลกระทบจากคลื่นความโน้มถ่วงทะเลาะกันโดยหลุมดำมวลมหาศาล ในทางกลับกันก็มีผลต่อคลื่นวิทยุพัลซาร์ที่ปล่อยออกมา ดังนั้นการวัดการเปลี่ยนแปลงของคลื่นวิทยุจึงเป็นวิธีการส่งผ่านเพื่อตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงด้วยตนเอง

นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากการศึกษาใหม่บอกว่าเราไม่สามารถพึ่งพาพัลซาร์เพียงหนึ่งหรือสองสามอันในการติดตามคลื่นความโน้มถ่วงเช่นนี้ เราต้องดูทั้งเว็บของ pulsars ดังนั้น NANOGrav จึงตัดสินใจติดตามเด็กทารก 54 คน

วิธีการใหม่นี้ช่วยลดความจำเป็นในการใช้อุปกรณ์ราคาแพงและไวต่อความรู้สึกพิเศษซึ่งเป็นเครื่องมือที่มีความคุ้มค่ามากกว่าในการทำการวิจัยเดียวกัน

ทีนี้นี่คือข่าวร้าย: จนถึงตอนนี้นักวิจัยยังไม่มีโชคในการตรวจจับสัญญาณที่เกิดจากคลื่นความโน้มถ่วง พวกเขาต้องการเพิ่ม pulsars มากขึ้นในเว็บของพวกเขา

ถึงกระนั้นพวกเขาก็ไม่ได้ละทิ้งความหวัง

“ คลื่นความโน้มถ่วงกำลังปกคลุมโลกอยู่ตลอดเวลา” สตีเฟ่นเทย์เลอร์ผู้เขียนนำกระดาษและโพสต์เอกสารที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA กล่าวในการแถลงข่าว “ จากจำนวนพัลซาร์ที่ถูกตรวจพบโดย NANOGrav และทีมระหว่างประเทศอื่น ๆ เราคาดว่าจะมีหลักฐานที่ชัดเจนและน่าเชื่อถือของคลื่นความโน้มถ่วงความถี่ต่ำภายในทศวรรษหน้า”