Pulsars leveren aanwijzingen op voor bestaan van kosmische achtergrond van zwaartekrachtgolven

Impressie van een reeks pulsars in de buurt van de aarde. Credit: C. Knox

De International Pulsar Timing Array (IPTA) heeft deze week zijn Data Release 2 (DR2) gepubliceerd en de uitkomst daarvan is dat met behulp van reeksen pulsars aanwijzingen zijn gevonden voor het bestaan van een kosmische achtergrond van zwaartekrachtgolven. Dát zwaartekrachtgolven bestaan weten we al sinds 2015, want toen werden met de LIGO detectoren in de VS voor het eerst zwaartekrachtgolven gemeten, rimpels in de ruimte die veroorzaakt zijn door botsende zware zwarte gaten. Bij IPTA proberen ze ook zwaartekrachtgolven te detecteren, maar op een andere manier dan LIGO en in Europa Virgo dat doen: door zeer snel roterende pulsars in de gaten te houden en via nauwkeurige registratie van (afwijkende) tijden van hun pulsen te zien of er een zwaartekrachtgolf langs hen heen is gegaan. Bij IPTA houden ze 65 zogeheten milliseconde-pulsars in de gaten en dat doen ze met behulp van drie samenwerkingsverbanden:

• De European Pulsar Timing Array (EPTA)
• De North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav)
• De Parkes Pulsar Timing Array in Australia (PPTA)

In de gegevens verzameld met IPTA van de 65 pulsars heeft men nu sterke aanwijzingen (‘strong evidence’) gevonden voor signalen met een ultralage frekwentie, wijzend op een isotrope ^[1]gelijk in alle richtingen achtergrond van zwaartekrachtgolven. Zo’n achtergrond is eigenlijk een mix van alle zwaartekrachtgolven die vanuit alle delen van het heelal samenkomen, vergelijkbaar met het rumoer als veel mensen in een ruimte praten. Bron van al die zwaartekrachtgolven lijken superzware zwarte gaten te zijn, die in ver verwijderde sterrenstelsels botsen en samensmelten. Zekerheid dat de signalen wijzen op een kosmische achtergrond van zwaartekrachtgolven heeft men niet. Er zou ruis in de signalen van de afzonderlijke pulsars kunnen zitten. Pas als men er met IPTA in slaagt om ruimtelijke correlaties tussen pulsars te detecteren, dat wil zeggen dat elk paar pulsars op een heel specifieke manier moet reageren op zwaartekrachtsgolven, afhankelijk van hun afstand tot elkaar, en als die ruis in de afzonderlijke pulsars uitgesloten is kan men met zekerheid zeggen die achtergrond te hebben gevonden. Hier het vakartikel over de resultaten van DR2 van IPTA, verschenen in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2021). Bron: Phys.org.

Gerelateerde Astroblogs:

De 18 vakartikelen over de mogelijke ontdekking van de ‘stochastische zwaartegolfachtergrond’ Interstellaire radiobron ontdekt die elke 22 minuten een puls geeft en dat al meer dan 30 jaar Derde catalogus van gammapulsars is verschenen met daarin bijna 300 nieuwe gammapulsars