Tin tức Vũ trụ TV

Đài quan sát ‘cỡ thiên hà’ nhìn thấy các dấu hiệu tiềm năng của sóng hấp dẫn

Ngày:
Th1 12, 2021
Tóm lược:

Các nhà khoa học tin rằng các hành tinh giống như Trái đất nhấp nhô trong biển sóng hấp dẫn lan truyền khắp vũ trụ. Giờ đây, một nhóm quốc tế đã tiến gần hơn bao giờ hết đến việc phát hiện những gợn sóng vũ trụ đó.

Share:
CÂU CHUYỆN ĐẦY ĐỦ

Hình ảnh hiển thị ánh sáng xung đi tới Trái đất giữa một biển sóng hấp dẫn. (Tín dụng: NANOGrav / T. Klein)
Hình ảnh hiển thị ánh sáng xung đi tới Trái đất giữa một biển sóng hấp dẫn.
(Tín dụng: NANOGrav / T. Klein)

Các nhà khoa học đã sử dụng một đài quan sát không gian “cỡ thiên hà” để tìm ra những dấu hiệu khả dĩ về một tín hiệu duy nhất từ ​​sóng hấp dẫn, hoặc những gợn sóng mạnh xuyên qua vũ trụ và làm cong cấu trúc của không gian và thời gian.

Những phát hiện mới xuất hiện gần đây trên Tạp chí Vật lý Thiên văn (The Astrophysical Journal Letters) được đưa ra từ một dự án của Hoa Kỳ và Canada có tên là Đài quan sát Nanohertz Bắc Mỹ về Sóng hấp dẫn (NANOGrav).

Joseph Simon, nhà vật lý thiên văn tại Đại học Colorado Boulder và là tác giả chính của bài báo mới cho biết trong hơn 13 năm, các nhà nghiên cứu NANOGrav đã nghiên cứu luồng ánh sáng từ hàng chục sao xung trải khắp Thiên hà Milky Way để cố gắng phát hiện “nền sóng hấp dẫn”. Đó là cái mà các nhà khoa học gọi là dòng bức xạ hấp dẫn ổn định mà theo lý thuyết, nó quét qua Trái đất một cách không đổi. Nhóm nghiên cứu vẫn chưa xác định chính xác mục tiêu đó, nhưng nó đang tiến gần hơn bao giờ hết.

Simon, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Khoa Khoa học Hành tinh và Vật lý Thiên văn chia sẻ thêm: “Chúng tôi đã tìm thấy một tín hiệu mạnh mẽ trong tập dữ liệu của mình. “Nhưng chúng tôi vẫn chưa thể nói rằng đây là nền sóng hấp dẫn.”

Năm 2017, các nhà khoa học trong một thí nghiệm mang tên Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) đã giành được giải Nobel Vật lý cho lần đầu tiên phát hiện trực tiếp sóng hấp dẫn. Những làn sóng đó được tạo ra khi hai lỗ đen đâm vào nhau cách Trái đất khoảng 130 triệu ánh sáng, tạo ra một cú sốc vũ trụ lan đến hệ mặt trời của chúng ta.

Sự kiện đó tương đương với một vụ tai nạn chũm chọe – một vụ nổ dữ dội và ngắn ngủi. Ngược lại, các sóng hấp dẫn mà Simon và các đồng nghiệp đang tìm kiếm lại giống tiếng trò chuyện đều đặn trong một bữa tiệc cocktail đông người.

Ông nói thêm rằng việc phát hiện ra tiếng ồn xung quanh sẽ là một thành tựu khoa học lớn, mở ra một cánh cửa mới cho hoạt động của vũ trụ. Ví dụ, những sóng này có thể cung cấp cho các nhà khoa học những công cụ mới để nghiên cứu cách thức các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của nhiều thiên hà hợp nhất theo thời gian.

Julie Comerford, một phó giáo sư của khoa học vật lý thiên văn và hành tinh tại CU Boulder và thành viên nhóm NANOGrav.

Simon sẽ trình bày kết quả của nhóm mình trong một cuộc họp báo ảo vào thứ Hai tại cuộc họp lần thứ 237 của Hiệp hội Thiên văn Hoa Kỳ.

Hải đăng thiên hà

Thông qua công việc của họ trên NANOGrav, Simon và Comerford là một phần của cuộc đua quốc tế có lợi nhuận cao, mặc dù hợp tác, nhằm tìm ra nền sóng hấp dẫn. Dự án của họ tham gia cùng với hai người khác ngoài Châu Âu và Úc để tạo thành một mạng gọi là Mảng thời gian Pulsar Quốc tế.

Simon nói rằng, ít nhất là theo lý thuyết, việc hợp nhất các thiên hà và các sự kiện vũ trụ khác tạo ra một chu kỳ sóng hấp dẫn ổn định. Chúng rất ồn ào – một làn sóng có thể mất nhiều năm hoặc thậm chí lâu hơn để vượt qua Trái đất. Vì lý do đó, không có thử nghiệm hiện có nào khác có thể phát hiện trực tiếp chúng.

Các đài quan sát khác tìm kiếm các sóng hấp dẫn theo thứ tự của giây. Nhóm của Simon đang tìm kiếm những con sóng theo thứ tự hàng năm hoặc hàng thập kỷ.

Anh và các đồng nghiệp của mình phải sáng tạo. Nhóm NANOGrav sử dụng kính thiên văn trên mặt đất không phải để tìm sóng hấp dẫn mà để quan sát các sao xung. Những ngôi sao sụp đổ này là những ngọn hải đăng của thiên hà. Chúng quay với tốc độ cực kỳ nhanh, gửi các luồng bức xạ đi về phía Trái đất theo kiểu nhấp nháy hầu như không thay đổi so với các eons.

Simon giải thích rằng sóng hấp dẫn làm thay đổi dạng ánh sáng ổn định đến từ các sao xung, kéo hoặc ép khoảng cách tương đối mà các tia này truyền qua không gian. Nói cách khác, các nhà khoa học có thể phát hiện ra nền sóng hấp dẫn đơn giản bằng cách theo dõi các sao xung để biết những thay đổi tương quan về thời điểm chúng đến Trái đất.

Ông nói: “Những pulsar này quay nhanh như máy xay nhà bếp của bạn. “Và chúng tôi đang xem xét độ lệch trong thời gian của chúng chỉ vài trăm nano giây.”

Một cái gì đó ở đó

Để tìm ra tín hiệu tinh tế đó, nhóm NANOGrav cố gắng quan sát càng nhiều sao xung càng lâu càng tốt. Cho đến nay, nhóm đã quan sát được 45 sao xung trong ít nhất ba năm và trong một số trường hợp, trong hơn một thập kỷ.

Công việc khó khăn dường như được đền đáp. Trong nghiên cứu mới nhất của họ, Simon và các đồng nghiệp của ông báo cáo rằng họ đã phát hiện ra một tín hiệu khác biệt trong dữ liệu của mình: Một số quá trình phổ biến dường như đang ảnh hưởng đến ánh sáng phát ra từ nhiều sao xung.

Họ đã lần lượt đi qua từng pulsar. Simon nghĩ rằng tất cả chúng ta đều mong đợi tìm thấy một vài pulsar đang làm hỏng dữ liệu của nhóm. Nhưng sau đó họ đã vượt qua tất cả và thực sự có thứ gì đó ở đây.

Các nhà nghiên cứu vẫn chưa thể nói chắc chắn điều gì gây ra tín hiệu đó. Họ sẽ cần thêm nhiều pulsar hơn vào tập dữ liệu của mình và quan sát chúng trong thời gian dài hơn để xác định xem đó có thực sự là nền sóng hấp dẫn đang hoạt động hay không.

Ông nói: “Có thể phát hiện ra nền sóng hấp dẫn sẽ là một bước tiến lớn nhưng đó thực sự mới chỉ là bước một. “Bước hai là xác định nguyên nhân gây ra những làn sóng đó và khám phá những gì chúng có thể cho chúng ta biết về vũ trụ.”

NANOGrav là Trung tâm Biên giới Vật lý của Quỹ Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ. Nó được đồng đạo diễn bởi Maura McLaughlin của Đại học West Virginia và Xavier Siemens của Đại học Bang Oregon.


Nguồn truyện:

Tài liệu do Đại học Colorado tại Boulder cung cấp . Bản gốc do Daniel Strain viết. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.


Tham khảo Tạp chí :

  1. Zaven Arzoumanian, Paul T. Baker, Harsha Blumer, Bence Bécsy, Adam Brazier, Paul R. Brook, Sarah Burke-Spolaor, Shami Chatterjee, Siyuan Chen, James M. Cordes, Neil J. Cornish, Fronefield Crawford, H. Thankful Cromartie , Megan E. DeCesar, Paul B. Demorest, Timothy Dolch, Justin A. Ellis, Elizabeth C. Ferrara, William Fiore, Emmanuel Fonseca, Nathan Garver-Daniels, Peter A. Gentile, Deborah C. Good, Jeffrey S. Hazboun, A. Miguel Holgado, Kristina Islo, Ross J. Jennings, Megan L. Jones, Andrew R. Kaiser, David L. Kaplan, Luke Zoltan Kelley, Joey Shapiro Key, Nima Laal, Michael T. Lam, T. Joseph W. Lazio , Duncan R. Lorimer, Jing Luo, Ryan S. Lynch, Dustin R. Madison, Maura A. McLaughlin, Chiara MF Mingarelli, Cherry Ng, David J. Nice, Timothy T. Pennucci, Nihan S. Pol, Scott M. Ransom , Paul S. Ray, Brent J. Shapiro-Albert, Xavier Siemens,Joseph Simon, Renée Spiewak, Ingrid H. Stairs, Daniel R. Stinebring, Kevin Stovall, Jerry P. Sun, Joseph K. Swiggum, Stephen R. Taylor, Jacob E. Turner, Michele Vallisneri, Sarah J. Vigeland, Caitlin A. Witt và The NANOGrav Collaboration.Tập dữ liệu NANOGrav 12,5 năm: Tìm kiếm Nền sóng hấp dẫn Stochastic đẳng hướng . The Astrophysical Journal Letters , 2020; 905 (2): L34 DOI: 10.3847 / 2041-8213 / Abd401

Bài viết liên quan

Bài viết mới