Gravitasiegolf is vir die eerste keer in 2015 direk waargeneem na 'n eeu van voorspelling deur Einstein se Algemene Relatiwiteitsteorie in 1916. Maar die deurlopende, laefrekwensie Gravitasiegolfagtergrond (GWB) wat vermoedelik dwarsdeur die heelal teenwoordig is , is tot dusver nog nie direk waargeneem nie. Die navorsers by die Noord-Amerikaanse Nanohertz-observatorium vir Gravitasiegolwe (NANOGrav) het onlangs die opsporing van 'n laefrekwensiesein gerapporteer wat 'Gravitasiegolfagtergrond (GWB)' kan wees.
Die algemene relatiwiteitsteorie, wat in 1916 deur Einstein voorgestel is, voorspel dat groot kosmiese gebeurtenisse soos supernova's of die samesmelting van swart gate gravitasiegolwe behoort te produseer wat deur die heelal voortplant . Die Aarde behoort heeltyd oorstroom te wees met gravitasiegolwe uit alle rigtings, maar hierdie word nie opgespoor nie omdat hulle uiters swak word teen die tyd dat hulle die aarde bereik. Dit het ongeveer 'n eeu geneem om 'n direkte opsporing van gravitasiegolwe te maak toe die LIGO-Virgo-span in 2015 suksesvol was om gravitasiegolwe op te spoor wat veroorsaak is deur die samesmelting van twee swart gate wat op 'n afstand van 1.3 miljard ligjare van die Aarde geleë is (1) . Dit het ook beteken dat die opgespoorde rimpels draers van inligting was oor die kosmiese gebeurtenis wat ongeveer 1.3 miljard jaar gelede plaasgevind het.
Sedert die eerste opsporing in 2015 is 'n goeie aantal gravitasiegolwe tot op hede aangeteken. Die meeste daarvan was as gevolg van die samesmelting van twee swart gate , 'n paar was as gevolg van die botsing van twee neutronsterre (2) . Alle waargenome gravitasiegolwe tot dusver was episodies, veroorsaak deur binêre paar swart gate of neutronsterre wat spiraalvormig saamsmelt of bots met mekaar (3) en was van hoë frekwensie, kort golflengte (in millisekondes-reeks).
Aangesien daar egter 'n moontlikheid is van 'n groot aantal bronne van gravitasiegolwe in die heelal , kan baie gravitasiegolwe saam van oor die hele heelal voortdurend deur die aarde beweeg en 'n agtergrond of geraas vorm. Dit behoort deurlopend, lukraak en van lae frekwensie klein golf te wees. Daar word beraam dat 'n deel daarvan selfs van die Oerknal afkomstig kan wees. Dit word Gravitasiegolfagtergrond (GWB) genoem, en is tot dusver nog nie waargeneem nie (3).
Maar ons is dalk op die punt van 'n deurbraak – die navorsers by die Noord-Amerikaanse Nanohertz-observatorium vir gravitasiegolwe (NANOGrav) het die opsporing van 'n laefrekwensiesein gerapporteer wat 'Gravitasiegolfagtergrond (GWB) (4,5,6) kan wees.
Anders as die LIGO-Virgo-span wat gravitasiegolwe van individuele pare swart gate waargeneem het , het die NANOGrav-span gesoek na volgehoue, geraasagtige, 'gekombineerde' gravitasiegolwe wat oor 'n baie lang tydperk deur tallose swart gate in die heelal geskep is . Die fokus was op die 'baie lang golflengte' gravitasiegolf aan die ander kant van die 'gravitasiegolfspektrum'.
Anders as lig en ander elektromagnetiese straling, kan die gravitasiegolwe nie direk met 'n teleskoop waargeneem word nie.
Die NANOGrav-span het millisekonde- pulsars (MSP's) gekies wat baie vinnig roteer met langtermynstabiliteit. Daar is 'n bestendige ligpatroon wat van hierdie pulsers af kom, wat deur die gravitasiegolf verander behoort te word. Die idee was om 'n ensemble van ultra-stabiele millisekonde-pulsars (MSP's) waar te neem en te monitor vir gekorreleerde veranderinge in die tydsberekening van die aankoms van die seine by die Aarde, en sodoende 'n "sterrestelselgrootte" gravitasiegolfdetektor binne ons eie sterrestelsel te skep . Die span het 'n pulsar-tydsberekeningsskikking geskep deur 47 van sulke pulsars te bestudeer. Die Arecibo-sterrewag en die Green Bank-teleskoop was die radioteleskope wat vir die metings gebruik is.
Die datastel wat tot dusver verkry is, sluit 47 MSP's en meer as 12.5 jaar se waarnemings in. Op grond hiervan is dit nie moontlik om direkte opsporing van GWB afdoende te bewys nie alhoewel die bespeurde lae frekwensie seine baie daarop dui. Miskien sou die volgende stap wees om meer pulsars in die skikking in te sluit en dit vir 'n langer tydperk te bestudeer om sensitiwiteit te verbeter.
Om die heelal te bestudeer , was wetenskaplikes uitsluitlik afhanklik van elektromagnetiese straling soos lig, X-strale, radiogolwe , ens. Omdat dit heeltemal onverwant is aan elektromagnetiese straling, het die opsporing van gravitasiegolwe in 2015 'n nuwe geleentheid vir wetenskaplikes geopen om hemelliggame te bestudeer en die heelal te verstaan , veral die hemelgebeurtenisse wat onsigbaar is vir elektromagnetiese sterrekundiges. Verder, anders as elektromagnetiese straling, tree gravitasiegolwe nie in wisselwerking met materie nie, en reis dus feitlik onbelemmerd en dra inligting oor hul oorsprong en bron sonder enige vervorming. (3)
Die opsporing van gravitasiegolfagtergrond (GWB) sal die geleentheid verder verbreed. Dit mag selfs moontlik word om die golwe wat deur die Oerknal gegenereer word, op te spoor, wat ons kan help om die oorsprong van die heelal beter te verstaan.
***
DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2101121
***
Verwysings:
- Castelvecchi D. en Witze A.,2016. Einstein se gravitasiegolwe uiteindelik gevind. Natuurnuus 11 Februarie 2016. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361
- Castelvecchi D., 2020. Wat 50 gravitasiegolfgebeure oor die Heelal openbaar. Natuurnuus gepubliseer 30 Oktober 2020. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0
- LIGO 2021. Bronne en tipes gravitasiegolwe. Aanlyn beskikbaar by https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources Toegang op 12 Januarie 2021.
- NANOGrav Collaboration, 2021. NANOGrav vind moontlike 'eerste wenke' van lae-frekwensie gravitasiegolf agtergrond. Aanlyn beskikbaar by http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html Toegang op 12 Januarie 2021
- NANOGrav-samewerking 2021. Persinligtingsessie – Op soek na die Gravitasiegolf-agtergrond in 12.5 jaar van NANOGrav-data. 11 Januarie 2021. Aanlyn beskikbaar by http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf
- Arzoumanian Z., et al 2020. Die NANOGrav 12.5 jr-datastel: Soek na 'n isotropiese stogastiese gravitasiegolf-agtergrond. The Astrophysical Journal Letters, Volume 905, Nommer 2. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401
***
’){kind=link}