De 18 vakartikelen over de mogelijke ontdekking van de ‘stochastische zwaartegolfachtergrond’

Impressie van NANOGrav, waarmee pulsars in de gaten worden gehouden. Credit: David Champion

Donderdag hadden we hier het bericht over de aanwijzingen die zijn gevonden voor de detectie van ultra-laagfrequente zwaartekrachtgolven, die waarschijnlijk afkomstig zijn van paren van superzware zwarte gaten in het midden van samensmeltende sterrenstelsels, zwaartekrachtgolven die bij elkaar een zogeheten ‘stochastische zwaartekrachtgolfachtergrond’ vormen. De aanwijzingen waren gevonden door diverse teams van onderzoekers die wereldwijd samenwerkten en die de detectie deden met behulp van zogeheten Pulsar Timing Array’s (PTA’s). In totaal waren er vijf verschillende teams bij betrokken, allemaal met hun eigen PTA, waarbij afgelopen 25 jaar in totaal 67 pulsars in het heelal voortdurend nauwkeurig werden ‘geklokt’. Dat waren de European Pulsar Timing Array (EPTA), de Indian Pulsar Timing Array (InPTA), North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), de Chinese PTA (CPTA) en de Parkes PTA. In de Astroblog van donderdag werden drie vakartikelen genoemd, geschreven door de Europese PTA. Maar in totaal zijn er 18 vakartikelen gewijd aan de uitkomsten van de PTA’s en die heb ik even hieronder op een rijtje gezet voor de hardcoreliefhebbers van Astrodata. Acht zijn er van NANOGrav, 6 van EPTA, 3 van Parkes PTA en eentje van de Chinese PTA (de uitkomsten van de Indian PTA werden al in 2022 gepubliceerd).

• De NANOGrav-artikelen: «The NANOGrav 15-year Data Set: Evidence for a Gravitational-Wave Background,» The Astrophysical Journal Letters (ApJL) 951: L8 (29 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acdac6, arXiv:2306.16213 [astro-ph.HE] (28 Jun 2023);
• «Observations and Timing of 68 Millisecond Pulsars,» ApJL 951: L9, doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acda9a, arXiv:2306.16217 [astro-ph.HE];
• «Detector Characterization and Noise Budget,» ApJL 951: L10, doi: https://doi.org/, arXiv:2306.16218 [astro-ph.HE];
• «Search for Signals from New Physics,» ApJL 951: L11, doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acdc91, arXiv:2306.16219 [astro-ph.HE];
• «Constraints on Supermassive Black Hole Binaries from the Gravitational Wave Background,» ApJL 951: L12, arXiv:2306.16220 [astro-ph.HE];
• «Search for Anisotropy in the Gravitational-Wave Background,» ApJL 951: L13, arXiv:2306.16221 [astro-ph.HE];
• «Bayesian Limits on Gravitational Waves from Individual Supermassive Black Hole Binaries,» ApJL 951: L14, arXiv:2306.16222 [astro-ph.HE];
• «Gravitational-Wave Background Analysis Pipeline,» ApJL 951: L15, arXiv:2306.16223 [astro-ph.HE].
• De EPTA-artikelen: «The second data release from the European Pulsar Timing Array I. The dataset and timing analysis,» Astronomy & Astrophysics (AA), In Press, 2023, doi: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202346841, arXiv:2306.16224 [astro-ph.HE];
• «II. Customised pulsar noise models for spatially correlated gravitational waves,» AA, arXiv:2306.16225 [astro-ph.HE];
• «III. Search for gravitational wave signals,» AA, arXiv:2306.16214 [astro-ph.HE];
• «IV. Search for continuous gravitational wave signals,» AA, arXiv:2306.16226 [astro-ph.HE];
• «V. Implications for massive black holes, dark matter and the early Universe,» AA, arXiv:2306.16227 [astro-ph.CO];
• «VI. Challenging the ultralight dark matter paradigm,» AA, arXiv:2306.16228 [astro-ph.HE].
• De Parkes-PTA-artikelen: «The Parkes Pulsar Timing Array Third Data Release,» Publications of the Astronomical Society of Australia (PASA), 2023, arXiv:2306.16230 [astro-ph.HE];
• «The gravitational-wave background null hypothesis: Characterizing noise in millisecond pulsar arrival times with the Parkes Pulsar Timing Array,» The Astrophysical Journal Letters (ApJL) 951: L7 (29 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acdd03, arXiv:2306.16229 [astro-ph.HE];
• «Search for an isotropic gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array,» ApJL 951: L6 (29 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acdd02, arXiv:2306.16215 [astro-ph.HE].
• Het CPTA-artikel: «Searching for the nano-Hertz stochastic gravitational wave background with the Chinese Pulsar Timing Array Data Release I,» Research in Astronomy and Astrophysics (RAA) 23: 075024 (29 Jun 2023), doi: https://doi.org/10.1088/1674-4527/acdfa5.

De bedoeling is om komende jaren met de zogeheten IPTA (International Pulsar Timing Array ) de gegevens van NANOGrav, EPTA, InPTA en PPTA te combineren om gezamenlijk ongeveer 80 pulsars te analyseren. Daarmee hopen ze de statistische betrouwbaarheid van de waarnemingen op te krikken tot 5σ of meer, dé grens waarbij men kan spreken van een bewezen ontdekking. En als twee onafhankelijke instrumenten die betrouwbaarheid weten te halen komt de Nobelprijs voor de Natuurkunde in zicht voor de twee theoretici die al in 1983 voorstelden om pulsars te gebruiken om zwaartekrachtgolven te detecteren, Ronald W. Hellings en George S. Downs – hier hun vakartikel van destijds. Spoiler: de Spaanse natuurkundige en blogger Francisco Villatoro (van de bron) denkt dat ze zelfs met IPTA die 5σ niet zullen halen. Geduld mensen! Bron: Francis Naukas.

Gerelateerde Astroblogs:

Interstellaire radiobron ontdekt die elke 22 minuten een puls geeft en dat al meer dan 30 jaar Mogelijk heeft NANOGrav een signaal van de inflatie uit het vroege heelal opgevangen Derde catalogus van gammapulsars is verschenen met daarin bijna 300 nieuwe gammapulsars