Gravitációs háttérhullám

Az ősrobbanás és egyéb említett események óta eltelt rengeteg idő miatt ezek a hullámok valószínűleg gyengék és nehezen észlelhetőek, de a tudósok szerint gravitációs háttérhullámot, egyfajta rezonáns „zümmögést” alkotnak, mely áthatja Univerzumunkat.

A gravitációs háttérhullám mindazoknak a masszív és hatalmas eseményeknek a visszhangja, melyek Univerzumunk történelmében eddig lezajlottak, felbecsülhetetlen információ a kozmosz megértése szempontjából, de elképesztően nehéz észlelni. 

"Hihetetlenül izgalmas látni, hogy ilyen erős jel emelkedett ki az adatokból. Mivel azonban az a gravitációs hullám, amelyet keresünk, megfigyeléseink teljes időtartamára kiterjed, gondosan és alaposan meg kell értenünk a zajt ami körülvesz.

Kizárhatjuk az ismert zajforrásokat, de még nem tudjuk megmondani, hogy a megtalált jel valóban gravitációs hullámokból származik-e. Ehhez további adatokra lesz szükségünk"

- mondta el Joseph Simon, a Colorado Boulder Egyetem és a NANOGrav együttműködésének asztrofizikusa.

Egyre több tudós szerint léteznek a misztikus féreglyukak A féreglyukak a téridő távoli pontjait összekötő elméleti hidak, melyek az utóbbi időben mintha gyorsuló sebességgel kerülnének át a tudományos fantasztikum területéről a tudományos kutatások fókuszába.

Izgatott tudósok, 80 cikk

A bizonytalanságok ellenére a tudományos közösség rendkívül izgatott. Több mint 80, a kutatásra hivatkozó cikk jelent meg azóta, hogy a csapat tanulmánya tavaly szeptemberben felkerült a tudományos ellenőrzést biztosító arXiv szerverre. A nemzetközi kutatók elemezték az adatokat, hogy megpróbálják cáfolni vagy megerősíteni az  eredményt.

Ha kiderül, hogy a fellelt jel valós, akkor az a gravitációs hullámcsillagászat egy teljesen új szakaszát nyithatja meg, és teljesen új asztrofizikai jelenségekre deríthet fényt.

A jel egy pulzár, vagyis halott csillag megfigyeléséből származik. Ezeknek a neutroncsillagoknak a pólusaikról rádióhullámok sugarai villannak fel periodikusan, miközben milliszekundumos sebességgel forognak, nagyjából olyan gyorsan, mint egy konyhai aprító. 

A felvillanásaik hihetetlenül pontosan időzítettek, ami a pulzárokat az univerzum talán leghasznosabb csillagaivá teszi. Időzítésük variációi felhasználhatók a navigációhoz, a csillagközi közeg vizsgálatához és a gravitáció tanulmányozásához.

A gravitációs hullámok felfedezése óta a csillagászok természetesen ezek megkeresésére is felhasználják a pulzárokat. Ezt úgy teszik, hogy keresik a hibát.

A gravitációs hullámok ugyanis meghajlítják a téridőt, melynek nyomán elméletileg egy nagyon kicsit megváltozik a pulzárok által sugárzott, rendkívül sok tizedesjegyig precízen érkező rádióimpulzusok időzítése is.

Komoly áttörés a gravitációs hullámok észlelésének technológiájában Egy új detektor 4000-szer kisebb, mint a jelenleg használt detektorok, és képes felismerni olyan gravitációs hullámokat is melyeket a LIGO és a Virgo nem, valamint meghatározni a helyüket.

Húzd meg - ereszd meg

"A gravitációs háttérhullám megnyújtja és összehúzza a téridőt a pulzárok és a Föld között, emiatt a pulzárok jelei nyúlás fázisban valamivel később, összehúzás fázisban pedig valamivel korábban érkeznek, mint egyébként történne, ha nem lennének gravitációs hullámok" - magyarázta Ryan Shannon a Swinburne Műszaki Egyetem és az OzGrav együttműködés asztrofizikusa.

Egyetlen szabálytalan ütemben villogó pulzár nem feltétlen jelent sokat, de ha sok ilyen égitest mutat korrelált mintázatot az időzítés változásáról, ez már bizonyítékot jelenthet a gravitációs háttérhullám létezésére.

Az ilyen pulzárhalmazokat “pulzár időzítő tömböknek” hívjuk, és éppen ezeket figyelte meg a NANOGrav csapata, kiválasztva és együtt vizsgálva a Tejút 45 legstabilabb milliszekundumos pulzárját.

A megfigyelés során nem azt a jelet észlelték, ami megerősíthette volna a gravitációs háttérhullám létezését. Ugyanakkor észleltek egy "közös zajnak" keresztelt jelet, ami Shannon szerint pulzárról pulzárra változik, de minden alkalommal hasonló jellemzőkkel rendelkezik.

“Ezek az eltérések néhány száz nanomásodpercnyi eltérést eredményeztek a megfigyelés 12,5 éves lefutása során” - mondta el Simon.

Amit a gravitációs hullámmodell felfedett a neutroncsillagok szerkezetéről A neutroncsillagok az univerzum legrejtélyesebb csillagpusztulási folyamata után fennmaradó szélsőséges fizikájú égitestek, melyek éppen hogy csak megúszták, hogy a kétségtelenül legrejtélyesebb égitest váljon belőlük.  

Más is lehet

Vannak más hatások is, melyek előidézhetik ezt a jelet. Például egy pulzár időzítési tömböt egy nem gyorsuló referenciakeretből kell elemezni, ami azt jelenti, hogy a Földi referenciarendszerből minden adatot át kell ültetni a Naprendszer középpontjába, melyet baricentrumnak nevezünk.

Ha a baricentrum, vagyis a Naprendszer összes mozgó tárgyának tömegközéppontja nincs pontosan kiszámolva, akkor hamis jelet kaphatunk. Tavaly a NANOGrav csapata bejelentette, hogy a Naprendszer baricentrumát 100 méteres pontossággal sikerült kiszámítaniuk.

Amennyiben a megtalált jel valóban valamilyen rezonáns gravitációs hullámból származik, az hatalmas eredmény lenne, mivel a gravitációs háttérhullámok forrásai valószínűleg szupermasszív fekete lyukak (SMBH).

Az összeolvadó fekete lyukak többször csengetnek A fekete lyukak olyan hatalmas tömeggel rendelkeznek, hogy még a fény sem menekülhet a gravitációjuk fogságából, és néha még össze is olvadnak egymással. Ezekhez a gigászi katasztrófákhoz köthető Univerzumunk néhány legextrémebb jelensége, és a friss kutatások eredményeiből ismét váratlan, izgalmas adatokat kaptunk róluk, egyenesen a téridőben keltett hullámaikból.

Gravitációs hullám-eszköz

A gravitációs hullámok olyan jelenségeket is észlelhetővé tesznek, amiket nem tudunk elektromágnesesen észlelni, például a fekete lyukak ütközéseit. Segíthetnek megoldani az olyan rejtvényeket, mint a végső parsec probléma, amely azt állítja, hogy a szupermasszív fekete lyukak nem képesek egyesülni, valamint segíthetnek megérteni a galaktikus evolúciót és növekedést.

A további kutatások során akár az ősrobbanás után keletkezett gravitációs hullámokat is észlelhetjük, egyedi ablakot nyitva ezáltal a korai világegyetembe.

"Ez a nanohertzes frekvenciás gravitációs hullámérzékelés felé tett lehetséges első lépés. Figyelmeztetném a lakosságot és a tudósokat, hogy ne értelmezzék túl az eredményeket. Úgy gondolom, hogy az elkövetkező egy-két évben további adatokat találhatunk majd a jel természetére vonatkozóan"- mondta Shannon. 

Más csapatok is igyekeznek gravitációs hullámokat találni a pulzáridőzítő tömbök segítségével. Az OzGrav a Parkes Pulzáridőzítő Tömb része, mely hamarosan közzéteszi 14 éves adatkészleteinek elemzését. Az Európai Pulzáridőzítő Tömb is keményen dolgozik, és a NANOGrav eredménye csak növeli az izgalmat és a várakozást, hogy valóban van mit keresni. A kutatás a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban jelent meg .

(Forrás: Vice Kép: NASA)

Ez is érdekelhet:

Átadták a 2020 évi fizikai Nobel-díjat, a világok pusztítójának kutatásáért Hárman kapták meg az idei fizikai Nobel-díjat, egy olyan szörnyeteg kutatásáért, melyet a legendásan határtalan emberi fantázia vagy képzelőerő is csak nehezen és részleteiben képes megragadni. Ahol megjelenik a világegyetemben, ott minden ismert természeti törvény a hatályát veszti.

A Virgo és a LIGO egy fekete lyukkal összeütköző rejtélyes égitestet észlelt A magyar részvétellel zajló Virgo és LIGO együttműködés  tegnap bejelentette, hogy erős gravitációs hullámok észlelésével felfedeztek egy nagyjából 2,6-szoros naptömegű égitestet, ami a valaha látott legnehezebb neutroncsillag és a legkönnyebb fekete lyuk tömege között helyezkedik el. Az égitest 800 millió évvel ezelőtt összeütközött egy 23 naptömegű fekete lyukkal, ennek gravitációs hullámait észlelték.

Egy új tanulmány szerint hologram-szerűek, azaz két dimenziósak lehetnek a fekete lyukak A fekete lyukak eseményhorizontján túli világról, fizikáról, bármiről, csak elméleteink vannak, lévén egyelőre nem vagyunk képesek onnan információhoz jutni. Mindenesetre elég sok anyag van odabent, szóval tumultuózus hely lehet.