Asztrofizikusok kulcsfontosságú bizonyítékot találtak olyan gravitációs hullámokra, amelyek éves-évtizedes időskálán rezegnek. Az Einstein elméletét igazoló felfedezést galaktikus kozmikus órák nagy rádiótávcsövekkel történő megfigyelése tette lehetővé – derül ki friss kutatásokból. A másfél évtized után eredményt hozó munkában az ELTE kutatói is részt vettek.
Az elmúlt 15 évben a North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) Physics Frontiers Center galaktikus méretű gravitációshullám-detektort épített fel milliszekundumos pulzárokból a National Science Foundation (NSF) támogatásából működő rádiótávcsövek segítségével.
Mint az ELTE csütörtöki közleménye kifejti, a milliszekundumos pulzárok kialudt, nagy tömegű csillagok maradványai – tengelyük körül másodpercenként több százszor fordulnak körbe, így rádiósugaraik – a világítótornyok fényéhez hasonlóan – periodikusan fel-felvillannó impulzusokként észlelhetőek. A gravitációs hullámok a teret és az időt jellegzetes mintázat szerint nyújtják és szorítják össze, ami az impulzusok közötti időközökben olyan változásokat okoz, amelyek a megfigyelt pulzárok mindegyikénél korrelálnak. Ezek a korrelált változások jelentik azt a sajátos jelet, amelynek észlelésén a NANOGrav dolgozik.
Gravitációs háttérhullámot észlelhettek a tudósok, segíthet megérteni az univerzumot
Amerikai tudósok három éven át mintegy 45 pulzárt figyeltek meg, amelyek bizonyítékot szolgáltathattak a gravitációs háttérhullámok létezésére.
A NANOGrav korábban már felfedezett egy rejtélyes időzítési jelet, amely az összes vizsgált pulzárnál megfigyelhető volt. Ez azonban még nem volt elég erős ahhoz, hogy a tudósok az eredetét is megállapíthassák. A másfél évtizedes gyűjtőmunka eredményeképpen most azt feltételezik, hogy ez a jel a galaxisunkon áthaladó, finoman rezgő gravitációs hullámokból származik – derül ki a The Astrophysical Journal Letters folyóiratban csütörtökön publikált cikkekből.
„Ez kulcsfontosságú bizonyíték a nagyon alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokra” – mondja Stephen Taylor, a Vanderbilt Egyetem munkatársa, a kutatás egyik vezetője, az együttműködés jelenlegi elnöke. „A felfedezés abszolút új ablakot nyit a gravitációs hullámok univerzumára” – fűzi hozzá.
Ellentétben a tünékeny, magas frekvenciájú gravitációs hullámokkal, amelyeket a LIGO (Lézer Interferométeres Gravitációs Hullám Obszervatórium) és a hozzá hasonló földi eszközök észleltek, ezt a tartós, alacsony frekvenciájú jelet csak a Földnél sokkal nagyobb detektorral lehet érzékelni. Ezért a csillagászok galaxisunk egy részét hatalmas gravitációshullám-antennává alakították át, amihez 68 egzotikus csillagról (úgynevezett pulzárról) gyűjtöttek adatokat. Az ily módon létrejött detektort pulzáridőzítési hálózatnak nevezték el. „Az NSF NANOGrav csapata lényegében galaxis méretű detektort hozott létre, amely felfedi a világegyetemet átjáró gravitációs hullámokat. Ez világszínvonalú tudományos innováció” – mondja Sethuraman Panchanathan, az NSF igazgatója.
A pulzárok szupernóva-robbanásban elpusztult hatalmas csillagok magjának ultrasűrű maradványai. Gyorsan forognak, miközben rádióhullám-sugarakkal pásztázzák a világűrt – így a Földről nézve úgy látjuk, mintha pulzálnának. A leggyorsabbak köztük az úgynevezett milliszekundumos pulzárok, ezek másodpercenként több százszor fordulnak körbe tengelyük körül. Mivel impulzusaik rendkívül szabályosak, precíz kozmikus időmérőként használhatjuk őket.
„A pulzárok valójában nagyon halvány rádióforrások, ezért a kísérlet végrehajtásához évente több ezer órányi megfigyelésre volt szükség a világ legnagyobb távcsöveivel – magyarázza Maura McLaughlin, a Nyugat-Virginiai Egyetem munkatársa és a NANOGrav PFC társigazgatója.
Nekiálltak felfedezni az univerzum titkait: 30%-kal érzékenyebb műszerekkel elindult a gravitációs hullámok keresésének új korszaka
Szerdán, május 24-én kezdődött a gravitációshullám-detektorok következő megfigyelési időszaka, az univerzum titkainak felfedezéséért.
Einstein általános relativitáselmélete pontosan megjósolja, hogy a gravitációs hullámok hogyan hatnak a pulzárok jeleire. A tér szövetének nyújtásával és összenyomásával a gravitációs hullámok kicsi, de kiszámítható módon befolyásolják az impulzusok ütemét. Egyes impulzusok a vártnál korábban, míg mások később érkeznek. Két különböző pulzárra mérhető eltolódások bizonyos mértékben összefüggnek, attól függően, hogy a két pulzár milyen távol látszik egymástól az égen.
„Nagy számú pulzárt kellett megfigyelnünk ahhoz, hogy meglássuk azt, amit az általános relativitáselmélet által megjósolt korrelációs mintázat első jeleinek gondolunk” – teszi hozzá Xavier Siemens, az Oregon State University munkatársa, a NANOGrav PFC társigazgatója.
A NANOGrav-kutatás egyre több bizonyítékkal szolgál az éves-évtizedes időskálán rezgő gravitációs hullámok létezésére. Az adatok azt mutatják, hogy ezen hullámok egy lehetséges forrásai olyan kettős csillagrendszereknek, amelyeknek a tagjai a világegyetem legnagyobb tömegű fekete lyukai, tömegük több milliárdszorosa a Napénak, méretük pedig meghaladja a Nap és a Föld közötti távolságot. További kutatásuk segíthet megérteni a távoli galaxisok közepén összeütköző óriási fekete lyukakat és talán más egzotikus, alacsony frekvenciás gravitációshullám-forrásokat is.
Az ELTE részt vett a gravitációs hullámok első, 2015-ös, LIGO általi detektálásában, és hozzájárult a mostani NANOGrav eredményekhez is.
Timothy Pennucci, a Frei Zsolt által vezetett és az ELTE Intézményi Kiválósági Programja által is támogatott ELKH-ELTE kutatócsoport posztdoktori kutatója az együttműködésben rádiótávcsöves megfigyeléseket végzett, elemzéseket készített, valamint időzítési modelleket dolgozott ki a NANOGrav több pulzárjához, és új eszközöket fejlesztett ki a pulzárok időzítésére. A NANOGrav pulzáridőzítési csoportjának vezetője volt 2020 és 2021 között, amikor a jelenlegi adatokat először összeállították. A NANOGrav által kiadott adatok egyik változata is az ő kutatásain alapul.
„Végtelenül izgalmas olyan munkában részt venni, ami mérföldkőnek számít a csillagászatban. Mindössze néhány alkalommal nyílt ablak a világegyetemre, amióta az ember az űrbe néz” – mondja a kutató. „Galilei fordított először optikai távcsövet az ég felé, egyértelműen a rádiócsillagászat volt a következő nagy lépés, és ez már kapcsolódik a mi munkánkhoz. A LIGO csaknem egy évtizeddel ezelőtt észlelt először meglehetősen nagy frekvenciájú gravitációs hullámokat az univerzumból, és most a NANOGravban mi mértünk először nagyon alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokat”.
Fekete lyukak „minden formában és méretben": közzétették az új gravitációshullám-katalógust
A LIGO-Virgo-KAGRA Kollaboráció ma közzétette a fekete lyukak és neutroncsillagok összeolvadásainak eddigi legnagyobb katalógusát. Az együttműködés 35 új gravitációs hullámot észlelt a legutóbbi, 2020 októberében közzétett katalógushoz képest. Ezzel már 90-re nőtt az észlelt gravitációshullám-jelek száma.
Bécsy Bence Raffai Péterrel dolgozott a gravitációs hullámok észlelésének módszerein a LIGO Tudományos Együttműködés tagcsoportjában, a szintén Frei Zsolt által vezetett EGRG kutatócsoportban. A Montana Állami Egyetem doktoranduszaként, azóta pedig az Oregon Állami Egyetem posztdoktori kutatójaként több éves munkával járult hozzá gravitációshullám-adatelemzéshez. Vezetésével készült el az a kiegészítő tanulmány is, amelyben egyedi, nagyon nagy tömegű feketelyuk-kettősökből származó gravitációs hullámokat keresnek. Egy ilyen tanulmány döntő fontosságú a megfigyelt gravitációshullám-háttér eredetének megértéséhez – jegyzi meg az ELTE közleménye.
„Nagyon örültem, hogy sikerült az egyedi feketelyuk-kettősök keresését a gravitációs háttér keresésével egyidőben kivitelezni. Ez korábban nagyon számításigényes analízis volt, így általában évekkel később készült csak el. A probléma megoldására dolgoztunk ki témavezetőmmel, Neil Cornish-sal (Montana State University) egy új algoritmust, ami nagyjából 1%-ára csökkenti az analízis számításigényét. Emellett több olyan lehetőséget is megnyitott, amivel jobbá is tudtuk tenni az analízist, sőt a hatékonysággal a környezeti hatásokat is csökkentettük” – mondja Bécsy Bence.
„Hihetetlenül izgalmas abba is belegondolni, hogy szemben a LIGO-Virgo-KAGRA detektorokkal, a pulzárokat nem mi építettük, nekünk »csak« a rádiótávcsöveket kellett megépítenünk, hogy a pulzárokat megfigyelhessük. Gyakorlatilag a világegyetem ajándéka, hogy ezek a csillagok rendelkezésre állnak. Arról nem is beszélve, hogy önmagukban is hihetetlen objektumok: tömegük nagyobb, mint a Nap tömege – sűrűségük olyan nagy, hogy egy teáskanálnyi neutroncsillag anyag olyan tömegű lenne, mint 900 gízai piramis –, míg méretük kisebb, mint Budapest. És másodpercenként több százszor fordulnak körbe tengelyük körül” – jegyzi meg Bécsy.
Ha máskor is tudni szeretne hasonló dolgokról, lájkolja a HVG Tech rovatának tudományos felfedezésekről is hírt adó Facebook-oldalát.
Újabb izraeli és amerikai tervek szövődtek a gázai palesztin lakosság kitelepítésére, miközben a háború mellett harc folyik az élelmiszerért, és repedezik a klánok és a Hamász hallgatólagos hatalmi paktuma.
Vihart kavart a Kneecap fellépése a Sziget Fesztiválon, a kormány után több mint 150 művész is azt követelte, hogy mondják le a koncertet.
A Tisza Párt elnöke Szabó Tündére utalva reagált a Róka Rékáról szóló hírekre.
Sokan sérelmezik, hogy nehezen pótolható embereket szakembereket küldtek el, ráadásul mindezt több hónap alatt, így nem kellett csoportos létszámleépítést sem bejelenteni.
A humorista szerint a miniszterelnök hazudik, amikor azt mondja, hogy számíthatnak rá a kárpátaljai magyarok.
