Для ученых гравитационные волны очень привлекательны, поскольку считается, что они несут информацию, позволяющую нам заглянуть в самые истоки Вселенной. Хотя есть веские косвенные доказательства их существования, они еще не были обнаружены напрямую.Используя высокоточный телескоп Паркса, ученые 11 лет искали существование гравитационных волн, но ничего не обнаружили.
Работа под руководством доктора Райана Шеннона (из CSIRO и Международного центра радиоастрономических исследований) опубликована сегодня в журнале Science.Используя Паркса, ученые ожидали обнаружить фоновый «гул» волн, исходящих от сливающихся галактик по всей Вселенной.
«Но мы ничего не слышали. Даже хныканья», — сказал доктор Шеннон.«Кажется, что на космическом фронте все тихо — по крайней мере, для тех волн, которые мы ищем».Галактики растут за счет слияния, и считается, что в центре каждой большой из них находится сверхмассивная черная дыра.
Когда две галактики объединяются, черные дыры стягиваются вместе и образуют вращающуюся пару. Ожидается, что на этом этапе теория Эйнштейна утвердится, и пара, как предсказано, поддастся смертельной спирали, посылая рябь, известную как гравитационные волны, через пространство-время, саму ткань Вселенной.
Хотя общая теория относительности Эйнштейна выдержала все испытания, брошенные ей учеными, гравитационные волны остаются ее единственным неподтвержденным предсказанием.Чтобы найти волны, команда доктора Шеннона использовала телескоп Паркса для наблюдения за набором «миллисекундных пульсаров». Эти маленькие звезды производят очень регулярные последовательности радиоимпульсов и действуют как часы в космосе. Ученые зафиксировали время прихода пульсарных сигналов с точностью до десятимиллиардных долей секунды.
Гравитационная волна, проходящая между Землей и миллисекундным пульсаром, сжимает и растягивает пространство, изменяя расстояние между ними примерно на 10 метров — крошечную долю расстояния пульсара от Земли. Это очень незначительно меняет время прибытия сигналов пульсара на Землю.Ученые изучали свои пульсары 11 лет, чего должно было быть достаточно, чтобы выявить гравитационные волны.
Так почему их не нашли? Причин может быть несколько, но ученые подозревают, что это связано с тем, что черные дыры очень быстро сливаются, тратя мало времени на спиралевидное объединение и генерирование гравитационных волн.«Вокруг черных дыр может быть газ, который создает трение и уносит их энергию, позволяя им довольно быстро попасть в клинч», — сказал член команды доктор Пол Ласки, научный сотрудник Университета Монаша.Каким бы ни было объяснение, это означает, что если астрономы захотят обнаружить гравитационные волны по времени пульсаров, им придется регистрировать их еще много лет.
«Также может быть преимуществом переход на более высокую частоту», — сказал доктор Линдли Лентати из Кембриджского университета, Великобритания, член исследовательской группы, которая специализируется на методах измерения времени пульсара. Астрономы также получат преимущество благодаря высокочувствительному телескопу Square Kilometer Array, строительство которого начнется в 2018 году.Невозможность обнаружения гравитационных волн по времени пульсаров не имеет значения для наземных детекторов гравитационных волн, таких как Advanced LIGO (лазерная интерферометрическая обсерватория гравитационных волн), которая на прошлой неделе начала свои собственные наблюдения Вселенной.
«Наземные детекторы ищут более высокочастотные гравитационные волны, генерируемые другими источниками, такими как сливающиеся нейтронные звезды», — сказал доктор Викрам Рави, член исследовательской группы из Университета Суинберна (ныне в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, Калифорния).