Pulsar-timing-arrays bringer os tættere på at finde ud af supermassive sorte huller

Galakser er vært for supermassive sorte huller, som vejer millioner til milliarder gange mere end solen. Når galakser støder sammen, par supermassive sorte huller i deres centre ligger også på kollisionskursen. Det kan tage millioner af år, før to sorte huller slår ind i hinanden. Når afstanden mellem dem er lille nok, det binære sorte hul begynder at producere krusninger i rum-tid, som kaldes gravitationsbølger.

Gravitationsbølger blev første gang observeret i 2015, men de blev opdaget fra meget mindre sorte huller, som vejer titusinder gange solen. Gravitationsbølger fra supermassive sorte huller er stadig et mysterium for videnskabsmænd. Deres opdagelse ville være uvurderlig for at bestemme, hvordan galakser og stjerner dannes og udvikler sig, og finde oprindelsen til mørkt stof.

En nylig undersøgelse ledet af Dr. Boris Goncharov og professor Ryan Shannon – begge forskere fra ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) – behandlede dette puslespil. Ved at bruge de seneste data fra det australske eksperiment kendt som Parkes Pulsar Timing Array, forskerne søgte efter disse mystiske gravitationsbølger fra supermassive sorte huller.

Eksperimentet observerede radiopulsarer:ekstremt tætte kollapsede kerner af massive supergigantiske stjerner (kaldet neutronstjerner), der pulserer radiobølger ud, som en fyrbjælke. Timingen af ​​disse pulser er ekstremt præcis, der henviser til, at baggrunden for gravitationsbølger fremskrider og forsinker pulsankomsttider i et forudsagt mønster hen over himlen, med omtrent samme mængde i alle pulsarer. Forskerne rapporterer nu, at ankomsttider for disse radiobølger viser afvigelser med lignende egenskaber, som vi forventer af gravitationsbølger. Imidlertid, flere data er nødvendige for at konkludere, om radiobølgeankomsttider er korreleret i alle pulsarer på himlen, som betragtes som den "rygende pistol". Lignende resultater er også opnået ved samarbejder baseret i Nordamerika og Europa. Disse samarbejder, sammen med grupper baseret i Indien, Kina, og Sydafrika, kombinerer aktivt datasæt under International Pulsar Timing Array, for at forbedre himmeldækningen.

Denne opdagelse betragtes som en forløber for påvisning af gravitationsbølger fra supermassive sorte huller. Imidlertid, Dr. Goncharov og kolleger påpeger, at de observerede variationer i radiobølgeankomsttider også kan skyldes pulsar-iboende støj. Dr. Goncharov sagde:"For at finde ud af, om den observerede "almindelige" drift har en gravitationsbølgeoprindelse, eller hvis gravitationsbølgesignalet er dybere i støjen, vi skal fortsætte med at arbejde med nye data fra et voksende antal pulsar-timing-arrays over hele verden."