Pulzarji razkrivajo valovanje tkanine vesolja

Dve črni luknji z maso nekaj milijonov Sonc, ki daleč stran od nas krožita druga okoli druge, ustvarjata gravitacijske valove. Ob trčenju takih supermasivnih lukenj se ustvarijo dovolj močni valovi, da jih zaznajo zemeljski detektorji observatorijev Ligo in Virgo, tiste šibkejše pa že več kot desetletje lovijo z mrežo radijskih teleskopov Severnoameriškega nanoherčnega observatorija (Nanograv). Ta teden je ekipa predstavila podatke, ki kažejo na takšne valove, vendar člani skupine še ne odpirajo šampanjca.

»V vesolju je takih sistemov krožečih črnih lukenj veliko in se med seboj precej razlikujejo. Črne luknje z maso do nekaj deset mas Sonca sevajo šibke valove, kakršnih ne moremo detektirati. Ob trku pa dve takšni črni luknji izsevata izredno močne valove, ki jih lahko zaznamo z zemeljsko tehnologijo,« pojasnjuje astrofizik dr. Jure Japelj.

Gravitacijske valove je že leta 1916 napovedal Albert Einstein. Vesolje je predstavil kot prožno tkanino prostor-čas, ki se zvija zaradi masivnih objektov. Leta 2015 so njegovo teorijo valov potrdili, ko so z Ligom in Virgom zaznali signal zlitja dveh črnih lukenj z maso okoli 30 mas Sonca.

Trik s pulzarji

Tokrat ekipa projekta Nanograv v reviji Astrophysical Journal Supplements poroča o še nepojasnjenih signalih, ki pa sovpadajo s teorijo o gravitacijskih valovih. Zaznali so jih na podlagi več kot dvanajstletnega opazovanja 45 pulzarjev, ki za opazovalce na Zemlji utripajo. Ker se vrtijo, namreč vidimo dva curka svetlobe, kot bi denimo gledali vrteči se svetilnik. Ko med ostanek zvezde in Zemljo pripotuje gravitacijski val in raztegne ali skrči prostor-čas, na videz nekoliko spremeni sicer natančno in časovno usklajeno vrtenje. A sprememba je neznatna, poleg tega bi jo lahko povzročilo še marsikaj drugega.



»V središču galaksij so supermasivne črne luknje z maso več milijard mas Sonca. Ko dve galaksiji trčita, kar se zgodi pogosto na astronomskih časovnih skalah, njuni črni luknji začneta krožiti druga okoli druge. Ker je masa teh črnih lukenj ogromna, so izsevani gravitacijski valovi tudi razmeroma močni. A ne dovolj močni za zemeljske detektorje, pa tudi frekvenca je napačna. Lahko pa uporabimo trik s pulzarji. V nasprotju s trki so krožeče galaktične črne luknje dolgoživ vir valov. Ker je v vesolju v vsakem trenutku veliko trkajočih galaksij, je to preplavljeno s signali. Takšnemu šumu v tkanini prostora-časa pravimo ozadje. S pulzarji torej ne detektiramo enega vira, temveč zgolj ozadje,« razloži sogovornik.

»Gravitacijski valovi ozadja nam predvsem razkrivajo podrobnosti o razvoju galaksij. Danes predvidevamo, da večina galaksij raste hierarhično, torej s trki manjših galaksij. Tudi Andromeda in naša galaksija bosta v daljni prihodnosti trčili. Kaj točno se bo dogajalo med trkom, preden se dve črni luknji zlijeta v eno samo, še ne vemo. Morda nam bodo to pomagali razumeti gravitacijski valovi ozadja,« še pravi Jure Japelj.

Do potrditve še daleč

Ekipa projekta še ne trdi, da so našli ozadje gravitacijskih valov, saj iščejo značilen vzorec signalov posameznih pulzarjev. Einsteinova teorija splošne relativnosti namreč predvideva značilen vpliv ozadja na pulzarje oziroma njihov relativni položaj glede na medsebojno oddaljenost. Upajo, da jim bo uspeh prineslo dlje časa trajajoče opazovanje s še bolj občutljivimi radijskimi teleskopi. »Za zaznavanje gravitacijskih valov ob pomoči pulzarjev je potrebno potrpljenje. Trenutno analiziramo podatke, zbrane v več kot desetletju, toda verjetno jih bo moralo miniti še nekaj, da bomo gravitacijske valove ozadja nedvoumno potrdili. Je pa odlično videti te rezultate, saj so točno takšni, kakršne bi pričakovali,« je komentiral predsedujoči projektni skupini Nanograv Scott Ransom.

Podatke za študijo so pridobili z radijskim teleskopom Green Bank v Severni Karolini in nedavno porušenim teleskopom Arecibo v Portoriku.