Vedci v novej štúdii, publikovanej v periodiku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, pozorovali zmeny v signáloch pochádzajúcich z milisekundových pulzarov. Tieto nepatrné zmeny signálu by mali naznačovať existenciu veľmi jemných časopriestorových „vibrácií“, ktoré sa šíria naprieč celým vesmírom. Na tému upozornil portál Space.

Pozadie gravitačných vĺn

V súčasnosti sa drvivá väčšina vedcov nazdáva, že časopriestorom letí akýsi nízkofrekvenčný „šum“. Ten je dôsledkom veľkolepých vesmírnych udalostí – napríklad stretu supermasívnych čiernych dier, prípadne ďalších udalostí, ktoré sa odohrali tesne po Veľkom tresku, píše portál IFLScience.

NASA

Udalosti ako fúzia supermasívnych čiernych dier, neutrónových hviezd, či explózie supernov totiž, podľa súčasných teórií, vysielajú naprieč časopriestorom gravitačné vlny. Tie sme po prvýkrát zachytili ešte v roku 2015 práve pri strete dvoch čiernych dier.

Gravitačné vlny sa šíria podobne ako vlny na vode, no narušujú zakrivenie časopriestoru. Od roku 2015 sa observatóriu LIGO podarilo zaznamenať desiatky podobných signálov. Všetky zaznamenané gravitačné vlny sú však generované tými najsilnejšími kozmickými kolíziami a výbuchmi.

NASA's Goddard Space Flight Center

Ako píše portál ScienceAlert, všetky tieto gravitačné vlny vzniknuté pri veľkolepých kozmických udalostiach, sa vo vesmíre navzájom rôzne križujú, spájajú a vytvárajú niečo, čo vedci nazývajú pozadie gravitačných vĺn (gravitational wave background).

Toto „pozadie“ si môžeme predstaviť ako akúsi ozvenu, ktorú za sebou zanechali rôzne kozmické udalosti naprieč celou históriou vesmíru. Jednoducho povedané, vedci sa nazdávajú, že gravitačné vlny vytvoria na pozadí vesmíru akýsi nízkofrekvenčný „šum“.

Prvý náznak, že niečo takéto by mohlo existovať, prišiel v januári 2021, kedy tím astronómov v rámci medzinárodného projektu objavil určité nezrovnalosti v signáloch milisekundových pulzarov.

Prečo práve pulzar?

Keďže toto pozadie je príliš slabé na to, aby sa dalo pozorovať, respektíve detegovať pomocou súčasných detektorov gravitačných vĺn, vedci musia byť vynaliezaví. Tu prichádzajú na pomoc astronomické objekty známe ako milisekundove pulzary.

NANOGrav/T. Klein

Milisekundové pulzary sú rotujúce neutrónové hviezdy, ktoré sa okolo svojej osi stihnú otočiť až 100-krát za sekundu, pričom v pravidelných intervaloch emitujú elektromagnetického žiarenie.

Emitované žiarenie je dokonca natoľko presne načasované, že aj tie najmenšie odchýlky v čase zaznamenania signálu nám môžu veľa napovedať o gravitácií a dianí v medzihviezdnom priestore.

 V prípade, že gravitačné vlny prechádzajú medzi pulzarom a Zemou, jemné zakrivenie časopriestoru spôsobí veľmi malú časovú odchýlku v inak pravidelnom impulze emitovanom pulzarom.

Grafické znázornenie gravitačných vĺn. Zdroj: Ligo

Ak by sa táto odchýlka objavila iba pri jednom pulzare, nešlo by o nič zvláštne, keďže pravidelnosť môže narušiť aj niekoľko ďalších faktorov. Projekt IPTA (International Pulsar Timing Array), ktorý sa zaoberá práve detekciou tohto „pozadia“, však sleduje až 65 milisekundových pulzarov.

Načasovanie, respektíve výkyvy v načasovaní týchto pulzarov vykazujú charakteristiky, ktoré sú v súlade s tým, čo by sa očakávalo od pozadia gravitačných vĺn. Hoci vedci priznávajú, že v rukách nedržia dostatočne silné a jednoznačné dôkazy, sú zasa o krok bližšie k odhalenie tohto nízkofrekvenčného šumu.

Definitívne by existenciu pozadia gravitačných vĺn mali odhaliť až priestorové korelácie medzi pármi pulzarov. Na odhalenie niečo takéhoto však potrebujeme oveľa viac dát. Tie by mali poskytnúť ďalšie pozorovania a merania, ako aj pridanie ďalších pulzarov do výskumu.

Isté však je, že signál pozorovaný v prvom súbore údajov (publikovanom ešte v roku 2021) je veľmi podobný tomu, ktorý len nedávno odhalili vedci. Tčo naznačuje, že sme na najlepšej ceste k odhalenie dlho hľadaného pozadia gravitačných vĺn. Objav niečo takého poskytne bezprecedentný pohľad na to, ako sa formovali a vyvíjali galaxie a hviezdy v ranom vesmíre.