قام فريق من علماء الفلك بتجميع بيانات 12.5 سنة من تلسكوب فيرمي الفضائي بأشعة جاما لتشكيل مجموعة توقيت النجوم النابضة لأشعة غاما ، وهي نظام من المنارات الكونية التي يمكن أن تساعد في الكشف عن تموجات في الزمكان.
إعلان
منذ الملاحظة الأولى من موجات الجاذبية في عام 2016 ، كان علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية يحاولون تحديد خلفية الموجات الثقالية ، بشكل فعال المحيط بأكمله لهذه الموجات في الزمكان. ينتج عن الدوران السريع والتصادم لأضخم الأجسام في الكون ، مثل الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية ، موجات جاذبية يمكن اكتشافها على الأرض.
ال ليغو والعذراء التقطت مقاييس التداخل موجات الجاذبية من اندماجات الثقوب السوداء التي يبلغ حجمها عدة أضعاف حجم شمسنا ، والمعروفة باسم الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية. لكن العلماء يرغبون أيضًا في رؤية موجات أكبر بكثير ، مثل الموجات التي ستتموج من ثقبين أسودين فائق الكتلة يصطدمان ببعضهما البعض. هذا تحد.
كتبت أديتيا بارثاساراثي ، عالمة الفلك في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في بون ، بالبريد الإلكتروني وألمانيا والمؤلف المشارك للورقة الجديدة. “لاكتشاف موجات الجاذبية التي يبلغ طولها تريليون كيلومتر من عمليات اندماج الثقوب السوداء الهائلة ، نحتاج إلى كاشف موجود عبر المجرة!”
لا يمكننا بناء كاشف على مستوى المجرة. لكن يمكننا استغلال النجوم النابضة التي تحدث بشكل طبيعي ، وهو ما شرع الباحثون وراء العمل الجديد في القيام به. لقد بنوا على فكرة موجودة تسمى مصفوفة توقيت النجم النابض ، والتي تعتمد على موجات الراديو التي تنبعث من بقايا النجوم الميتة التي تدور بسرعة. تدور هذه النجوم النابضة بطريقة يمكن التنبؤ بها ، مما يسمح للباحثين بتوثيق التغييرات الطفيفة في الوقت الذي تستغرقه النبضات للوصول إلى الأرض. هذه التغييرات ناتجة عن تشوهات في الزمكان – موجات الجاذبية – التي تتسبب في وصول النبض في وقت أبكر قليلاً أو متأخرًا عن المعتاد.
$100 Samsung Credit
Samsung Galaxy S22 Ultra
Special campaign
If you decide to pick up a new Samsung Galaxy S22 Ultra, you’ll get a cool $100 to put toward the purchase of a tablet, smartwatch, earbuds, and more.
Buy from $1200 at Samsung
Stringing together the pulsars’ signals into networks allows astronomers to form galactic-scale observatories. The recent team’s novel approach looks for the gamma radiation produced by some of these pulsars, which is detected by the Fermi Gamma-ray Space Telescope. Their research is في مجلة العلوم.
إعلان
العام الماضي، نشر مرصد Nanohertz في أمريكا الشمالية لموجات الجاذبية مجموعة بيانات مدتها 12.5 عامًا تصف نمطًا في الضوء من 45 نجمًا نابضًا لمجرة درب التبانة ، وهي إشارة منخفضة التردد كانت “ما نتوقع أن تبدو التلميحات الأولى لخلفية موجة الجاذبية ، وفقًا للمؤلف الرئيسي للدراسة. جاءت هذه البيانات من تلسكوبين لاسلكي: تلسكوب جرين بانك في فرجينيا الغربية وتلسكوب أريسيبو في بورتوريكو ، انهار في عام 2020.
لكن توقيت الموجات الراديوية من النجوم النابضة ليس طريقة مضمونة لإيجاد خلفية موجة الجاذبية. وأشار بارثاساراثي إلى أنه على مدى المسافات الطويلة التي تستغرقها الموجات الراديوية من النجوم النابضة للوصول إلى الأرض ، فإنها تواجه انتخابات طائشة يمكن أن تعطل رحلة الأمواج. قال بارثاساراثي: “فوتونات أشعة جاما ، مع ذلك ، غافلة عن الإلكترونات الشاردة ، وبالتالي فإن أرصاد أشعة جاما خالية من هذا المصدر الرئيسي للضوضاء”. “وبالتالي ، فإن مصفوفة توقيت النجوم النابضة لأشعة غاما هي عبارة عن مسبار مباشر أكثر لدراسة إشارة خلفية موجة الجاذبية.”
إعلان
بغض النظر عن الاتجاه المباشر ، فإن توقيت النجوم النابضة باستخدام إشعاع غاما سيعطي علماء الفلك مسبارًا لخلفية موجة الجاذبية بشكل مستقل عن المصادر الراديوية – مما يوفر صورة أكثر اكتمالاً لما يحدث بالفعل.
تشبه خلفية الموجة الثقالية في بعض النواحي الخلفية الكونية الميكروية ، وهي أول ضوء يمكننا رؤيته في الكون الموجود في أي مكان تنظر إليه في السماء. لكن “في بعض النواحي ، إنها أكثر ديناميكية من [cosmic microwave background]، لأنه يتتبع المليارات القليلة الماضية من تطور الكون ، وربما كانت المصادر الأعلى (الأقرب) قوية فقط [gravitational wave] قال ماثيو كير ، عالم الفلك في مختبر أبحاث البحرية الأمريكية والمؤلف المشارك للورقة البحثية ، في رسالة بريد إلكتروني إلى جيزمودو: “مصادر لمئات الآلاف من السنين ، وهي في الأساس لا شيء على هذه المقاييس”.
إعلان
وأضاف كير أن الموجات هي “مسبار كبير لديناميكيات الأجزاء الداخلية من المجرات ، وتاريخ الاندماج. لكنهم لا يبدأون حتى توجد الثقوب السوداء الهائلة ، الأمر الذي يستغرق وقتًا طويلاً ، حيث يتعين على المجرات أن تتكثف وتشكل النجوم وتنمو “.
إن نهج فيرمي ليس بعد حساسًا مثل نهج التلسكوبات الراديوية — النتائج الأخيرة تبدو كذلك حوالي 30٪ جيدة مثل مصفوفات توقيت النجوم النابضة الراديوية – لكن يعتقد علماء الفلك أنه في غضون خمس سنوات تقريبًا ، سيكون فيرمي جيدًا في اكتشاف خلفية الموجة الثقالية.
إعلان
المزيد: “هاه ، هذا مضحك”: علماء الفيزياء مبتهجون بمقياس جديد لـ W Boson
