Gravitačná astronómia je stále mladý a rýchlo rozvíjajúci sa odbor využívajúci a skúmajúci gravitačné vlny. Detegovanie gravitačných vĺn je však veľmi náročná úloha, ktorá si vyžaduje veľmi citlivé a precízne detektory.

Zaznamenať gravitačné vlny nie je hračka

Dôkazom je aj fakt, že gravitačné vlny sme dokázali po prvýkrát zaznamenať iba v roku 2015 s pomocou observatória LIGO a úspech vedci oznámili ešte o rok neskôr. Teraz sa však tímu z OzGrav podarilo zistiť, že pozorovať tieto sotva detekovatelné zvlnenia časopriestoru generované masívnymi vesmírnymi objektami, môžeme aj pomocou pulzarov. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

NASA's Goddard Space Flight Center

Detektory gravitačných vĺn pracujú na princípe porovnania dvoch rovnakých laserových lúčov v interferometri. Každý detektor sa skladá z dvoch až 4 km dlhých ramien zvierajúcich pravý uhol. V nich sa vo vákuu vyšlú dva identické laserové lúče, ktoré sa na konci ramien odrazia od zrkadiel a v mieste styku porovnajú. Ak by bol priestor úplne nerušený, lúče sa stretnú v rovnakej fáze. V prípade, že cez ne prejde gravitačná vlna, lúče na seba narazia fázovo posunuté.

Týmto spôsobom bola zaznamenaná aj prítomnosť prvých gravitačných vĺn, ktoré vznikli zrážkou dvoch čiernych dier. Od tej doby sa pomocou detektorov LIGO a Virgo podarilo zaznamenať množstvo podobných signálov.

V súčasnosti sa teda vedci snažia tieto výskumy posunúť do úplne iných rozmerov, v čom by im mala pomôcť detekcia „pozadia“ gravitačných vĺn (gravitational wave background) Toto „pozadie“ si môžeme predstaviť ako akúsi ozvenu, ktorú za sebou zanechali rôzne kozmické udalosti naprieč celou históriou vesmíru. Inak povedané, vedci sa nazdávajú, že gravitačné vlny vytvoria na pozadí vesmíru akýsi rezonančný „šum“.

Pomôcť môžu rýchlo rotujúce neutrónové hviezdy

Prvé náznaky, že sme niečo takéto dokázali zaznamenať, pochádzajú zo začiatku tohto roka, kedy skupina vedcov z NANOGrav informovala o tom, že sú na sklonku objavu ďalšieho druhu gravitačných vĺn.

Gravitačné vlny ako kozmický jav vo forme zakrivenia časopriestoru. Zdroj: NASA

Vedci z NANOGrav vtedy pozorovali rotujúce neutrónové hviezdy (pulzary), ktoré sa točia takou rýchlosťou, že odstredivá sila tvaruje žiarenie do tvaru kužeľa. Pulzar teda pre astronómov slúži ako maják na pobreží, ktorý zo svojich pólov emituje žiarenie.

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

Vzhľadom na to, že gravitačné vlny deformujú časopriestor, mali by teoreticky spôsobovať približne minútové oneskorenie tohto vesmírneho majáku.

Nová štúdia publikovaná v žurnále The Astrophysical Journal Letters svojím spôsobom nadväzuje na predchádzajúce zistenia. Odborníci z OzGrav v nej využili najnovšie dáta získané rádioteleskopom Murriyang, pričom zistil, že pri hľadaní pozadia gravitačných vĺn zrejme klopeme na tie správne dvere.

Analýza získaných údajov totiž naznačila, že časové odchýlky v žiarení pulzarov sa skutočne zhodujú s tým, čo by sme mohli očakávať od pozadia gravitačných vĺn. Na definitívne potvrdenie si však budeme musieť počkať. Vedci sú vo svojich záveroch nanajvýš opatrní a uvedomujú si, že na potvrdenie toho, či toto časové oneskorenie má svoj pôvod v gravitačných vlnách je potrebné urobiť ešte veľa pozorovaní.

James Josephides, Swinburne University of Technology

Objavíme konečne gravitačné vlny z fúzie supermasívnych čiernych dier?

Ako píše OzGrav na svojom webe, výsledky novej štúdie nás privádzajú bližšie k objaveniu gravitačných vĺn zo supermasívnych čiernych dier. Tie sú totiž pre vedcov stále záhadou, ktorá pred nimi neustále uniká. Takýto objav by bol však neoceniteľný pri pochopení toho, ako sa formujú a vyvíjajú galaxie a hviezdy, no dôležitú rolu by mohli zohrať aj pri objasňovaní pôvodu temnej hmoty.

Výsledky sa tiež považujú, za „prekurzor detekcie gravitačných vĺn zo supermasívnych čiernych dier“, píše OzGrav. Hlavný autor štúdie spolu so svojimi kolegami však upozorňuje, že pozorované odchýlky v načasovaní žiarenia pulzarov môžu byť spôsobené aj ich „vnútorným šumom“.