Többek között az észak-amerikai Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) nemzetközi konzorcium asztrofizikusai is megtalálták a bizonyítékot a kozmoszt kitöltő, hosszú hullámhosszú gravitációs hullámok hátterére. Tizenöt év adatait elemezve úgy gondolják, hogy
ezeket a hullámokat a Nap tömegének akár több milliárdszorosát kitevő szupermasszív fekete lyukak hozták létre, amelyek egymás körül keringenek, mielőtt egyesülnének.
A nemzetközi konzorcium, amelynek célja a gravitációs hullámok észlelése milliszekundumos pulzárok rendszeres megfigyelésével, csütörtökön számolt be eredményeiről a The Astrophysical Journal Letters című tudományos folyóiratban. A másfél évtizedes munkában az Eötvös Loránd Tudományegyetem (ELTE) kutatói is részt vettek.
Hullámokat vernek a fekete lyukak
A fekete lyukak és más nagy tömegű objektumok térben való mozgása hullámokat hozhat létre az univerzumban, amelyeket gravitációs hullámoknak neveznek.
A pulzárok szupernóva-robbanásban elpusztult hatalmas csillagok magjának ultrasűrű maradványai. Gyorsan forognak, miközben rádióhullám-sugarakkal pásztázzák a világűrt – így a Földről nézve úgy látszanak, mintha pulzálnának.
A leggyorsabbak köztük az úgynevezett milliszekundumos pulzárok, ezek másodpercenként több százszor fordulnak körbe tengelyük körül, így rádiósugaraik – a világítótornyok fényéhez hasonlóan – periodikusan fel-felvillanó impulzusokként észlelhetők.
Mivel impulzusaik rendkívül szabályosak, precíz kozmikus időmérőként használhatók.
A gravitációs hullámok a teret és az időt jellegzetes mintázat szerint nyújtják és szorítják össze, ami az impulzusok közötti időközökben olyan változásokat okoz, amelyek a megfigyelt pulzárok mindegyikénél korrelálnak. Ezek a korrelált változások jelentik azt a sajátos jelet, amelynek észlelésén a NANOGrav dolgozik.
Azonosították a galaxisunkon túlról érkező jelet
A NANOGrav korábban már felfedezett egy rejtélyes időzítési jelet, amely az összes vizsgált pulzárnál megfigyelhető volt. Ez azonban még nem volt elég erős ahhoz, hogy a tudósok az eredetét is megállapíthassák. A másfél évtizedes gyűjtőmunka eredményeképpen most azt feltételezik, hogy ez a jel a galaxisunkon áthaladó, finoman rezgő gravitációs hullámokból származik.
Ez kulcsfontosságú bizonyíték a nagyon alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokra
– mondta Stephen Taylor, a Vanderbilt Egyetem munkatársa, a kutatás egyik vezetőjét, az együttműködés jelenlegi elnöke, aki szerint a felfedezés abszolút új ablakot nyit a gravitációs hullámok univerzumára.
A bolygónknál is nagyobb detektorral érzékelhető
Ellentétben a tünékeny, magas frekvenciájú gravitációs hullámokkal, amelyeket a LIGO (Lézer Interferométeres Gravitációs Hullám Obszervatórium) és a hozzá hasonló földi eszközök észleltek, ezt a tartós, alacsony frekvenciájú jelet csak a Földnél sokkal nagyobb detektorral lehet érzékelni.
Ezért a csillagászok galaxisunk egy részét hatalmas gravitációshullám-antennává alakították át, amihez 68 pulzárról gyűjtöttek adatokat. Az ily módon létrejött detektort pulzáridőzítési hálózatnak nevezték el.
Einstein általános relativitáselmélete pontosan megjósolja, hogy a gravitációs hullámok hogyan hatnak a pulzárok jeleire.
A tér szövetének nyújtásával és összenyomásával a gravitációs hullámok kicsi, de kiszámítható módon befolyásolják az impulzusok ütemét. Egyes impulzusok a vártnál korábban, míg mások később érkeznek. Két különböző pulzárra mérhető eltolódások bizonyos mértékben összefüggnek, attól függően, hogy a két pulzár milyen távol látszik egymástól az égen.
Kettős csillagrendszerekből eredhetnek a gravitációs hullámok
A NANOGrav-kutatás egyre több bizonyítékkal szolgál az éves-évtizedes időskálán rezgő gravitációs hullámok létezésére. Az adatok azt mutatják, hogy ezen hullámok lehetséges forrásai olyan kettős csillagrendszerek, amelyeknek tagjai a világegyetem legnagyobb tömegű fekete lyukai, tömegük több milliárdszorosa a Napénak, méretük pedig meghaladja a Nap és a Föld közötti távolságot.
További kutatásuk segíthet megérteni a távoli galaxisok közepén összeütköző óriási fekete lyukakat és talán más egzotikus, alacsony frekvenciás gravitációshullám-forrásokat is.
A gravitációs hullámok első, 2015-ös, LIGO általi detektálásában az ELTE is részt vett, és hozzájárult a mostani NANOGrav eredményekhez is.
Asztrofizikusok egész hada keresi ezt a gravitációshullám-jelet szerte a világon.
Az ausztrál Parkes Pulsar Timing Array, a kínai Chinese Pulsar Timing Array, az európai European Pulsar Timing Array és az indiai Indian Pulsar Timing Array együttműködések csütörtökön közzétett több tanulmánya is utal ugyanennek a jelnek a jelenlétére.
