A detecção recente de ondas gravitacionais pela Gravitational-Wave Observatory Laser Interferometer (LIGO) veio de dois buracos negros, cada um com cerca de 30 vezes a massa do nosso sol, fundindo em um. ondas gravitacionais abrangem uma ampla gama de freqüências que exigem diferentes tecnologias para detectar. Um novo estudo do Observatório Nanohertz norte-americano para ondas gravitacionais (NANOGrav) mostrou que as ondas gravitacionais de baixa frequência poderá em breve ser detectável por radiotelescópios existentes.
"A detectar este sinal é possível se formos capazes de monitorar um número suficientemente grande de pulsares espalhados por todo o céu", disse Stephen Taylor, autor principal do artigo publicado esta semana no The Astrophysical Journal Letters . Ele é um pesquisador pós-doutorado no Jet Propulsion Laboratory da NASA em Pasadena, Califórnia. "A arma de fumar vai estar vendo o mesmo padrão de desvios em todos eles." Taylor e seus colegas do JPL e do Instituto de Tecnologia da Califórnia em Pasadena têm vindo a estudar a melhor forma de utilizar os pulsares para detectar sinais de ondas gravitacionais de baixa frequência. Pulsares são altamente magnetizado estrelas de nêutrons, os núcleos de rotação rápida de estrelas deixado para trás quando uma enorme estrela explode como uma supernova.
A imagem acima mostra um planeta pulsar encontrados orbitando pulsares, ou rotação rápida estrelas de nêutrons. O primeiro tal planeta a ser descoberto foi em torno de um pulsar de milissegundo e foi o primeiro planeta extra-solar a ser confirmado como descoberto.
teoria geral da relatividade de Einstein prevê que as ondas gravitacionais - ondulações no espaço-tempo - emanam de acelerar objetos maciços. ondas gravitacionais Nanohertz são emitidos a partir de pares de buracos negros supermassivos que orbitam entre si, cada um dos quais contêm milhões ou um bilhão de vezes mais massa do que os detectados pelos LIGO. Esses buracos negros cada originado no centro de galáxias separados que colidiram. Eles estão lentamente se aproximando juntos e acabará por se fundem para criar um único buraco negro super-dimensionados.
À medida que orbitam entre si, os buracos negros puxe o tecido do espaço e criar um sinal fraco que viaja para fora em todas as direções, como uma vibração em uma teia de aranha. Quando esta passa a vibração da terra, ele empurra o nosso planeta ligeiramente, fazendo-a deslocar com respeito aos pulsares distantes. ondas gravitacionais formadas por buracos negros supermassivos binários levar meses ou anos para passar da Terra e exigem muitos anos de observações de detectar.
"Fusões de galáxias são comuns, e achamos que há muitas galáxias contendo buracos negros supermassivos binários que devem ser capazes de detectar", disse Joseph Lazio, um dos co-autores de Taylor, também com base no JPL. "Pulsares nos permitirá ver estas enormes objetos como eles lentamente em espiral mais juntos."
Uma vez que estes buracos negros gigantescos ficar muito próximos uns dos outros, as ondas gravitacionais são demasiado curto para detectar usando pulsares. interferômetros laser baseado no espaço como o ELISA, uma missão que está sendo desenvolvido pela Agência Espacial Europeia, com a participação da NASA, que operam na banda de frequência que pode detectar a assinatura de buracos negros supermassivos na concentração. A missão LISA Pathfinder, que inclui um sistema de propulsão estabilização gerido pelo JPL, está atualmente testando tecnologias necessárias para a futura missão ELISA.
Encontrar provas para binários buraco negro supermassivo tem sido um desafio para os astrônomos. Os centros das galáxias contêm muitas estrelas, e até mesmo buracos negros monstruosos são muito pequenas - comparável ao tamanho do nosso sistema solar.Vendo assinaturas visíveis destas binários em meio ao brilho da galáxia circundante tem sido difícil para os astrônomos.
procurar radioastrónomos vez para os sinais gravitacionais destes binários. Em 2007, NANOGrav começou a observar um conjunto de pulsares mais rápido rotativas para tentar detectar pequenas mudanças causadas por ondas gravitacionais.
Pulsares emitem feixes de ondas de rádio, alguns dos quais de varredura em toda a Terra uma vez a cada rotação. Os astrônomos detectar isso como um pulso rápido das emissões de rádio. A maioria dos pulsares rodar várias vezes por segundo. Mas alguns, chamados de pulsares de milissegundo, rodar centenas de vezes mais rápido.
A imagem abaixo mostra ondas gravitacionais, representadas pela grade, elaborado por organismos de aceleração, como interagindo buracos negros supermassivos. Estas ondas afectar o tempo que leva para os sinais de rádio de pulsares para chegar a Terra.
"Pulsares de milissegundo têm horários de chegada extremamente previsíveis, e os nossos instrumentos são capazes de medir-los para dentro de um décimo milionésimo de segundo", disse Maura McLaughlin, um astrônomo de rádio na Universidade de West Virginia em Morgantown e membro da equipe de NANOGrav. "Por isso, podemos usá-los para detectar incrivelmente pequenas mudanças na posição da Terra."
Mas astrofísicos do JPL e Caltech advertem que detectar ondas gravitacionais fracas provavelmente exigiria mais do que alguns pulsares. "Somos como uma aranha no centro de uma teia", disse Michele Vallisneri, outro membro do grupo de pesquisa JPL / Caltech. "Quanto mais fios que temos em nossa web de pulsares, o mais provável que estamos a sentir quando uma onda gravitacional passa."
Vallisneri disse realizar esta façanha vai exigir a colaboração internacional. "NANOGrav atualmente está monitorando 54 pulsares, mas só podemos ver um pouco do hemisfério sul. Vamos precisar de trabalhar estreitamente com os nossos colegas na Europa e na Austrália, a fim de obter a cobertura de todo o céu esta pesquisa requer."
A viabilidade desta abordagem foi recentemente posta em causa quando um grupo de pesquisadores pulsar australianos relataram que eles não foram capazes de detectar esses sinais ao analisar um conjunto de pulsares com as medições de tempo mais precisas.Depois de estudar este resultado, a equipe NANOGrav determinou que a não detecção relatado não foi uma surpresa, e resultou da combinação de modelos de ondas gravitacionais otimistas e análise de muito poucos pulsares. Sua resposta de uma página foi recentemente lançado através do serviço de impressão eletrônica arXiv.
"As ondas gravitacionais estão lavando sobre a Terra o tempo todo", disse Taylor. "Dado o número de pulsares sendo observados por NANOGrav e outras equipes internacionais, esperamos ter provas claras e convincentes de ondas gravitacionais de baixa frequência dentro da próxima década."
NANOGrav é uma colaboração de mais de 60 cientistas de mais de uma dezena de instituições nos Estados Unidos e Canadá. O grupo utiliza observações de tempo de rádio do pulsar adquiridos pelo Telescópio Green Bank do NRAO em West Virginia e no Observatório de Arecibo, em Porto Rico para procurar ondulações no tecido do espaço-tempo. Em 2015, NANOGrav recebeu US $ 14,5 milhões até o National Science Foundation para criar e operar um Centro de Física Fronteiras.
"Com a recente detecção de ondas gravitacionais por LIGO, o excelente trabalho da colaboração NANOGrav é particularmente relevante e oportuna", disse Pedro Marronetti, diretor do programa National Science Foundation para a investigação de ondas gravitacionais. "Este NSF-financiado Física Frontier Centro está preparada para complementar as observações LIGO, estendendo-se a janela de detecção de ondas gravitacionais para frequências muito baixas."
O Galaxy diário via NASA / JPL
Crédito: David Champion e wikipedia.org
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