Impressie van de twee botsende quasars. Credit:
International Gemini Observatory/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva
Een team van natuurkundigen van onder andere de Universiteit van Florida heeft een methode bedacht om zwaartekrachtgolven met lage frekwenties te detecteren, dat zijn rimpels in de ruimte die onder andere ontstaan door de botsingen van superzware zwarte gaten. De frekwentie kan zo laag zijn dat één trilling of oscillatie van de golf slechts een keer per duizend jaar de aarde passeert. In het vroege heelal kwamen botsingen tussen sterrenstelsels vaak voor en dat leidde tot de opbouw van grotere sterrenstelsels. Bij die botsingen smolten ook de superzware zwarte gaten in de kernen van de sterrenstelsels en de zwaartekrachtgolven van die botsingen willen ze gaan detecteren. Met detectoren zoals LIGO en Virgo zijn eerder al zwaartekrachtgolven ontdekt, maar die waren van botsingen van astofysische zwarte gaten (van enkele tientallen zonsmassa) en die hadden een hogere frekwentie.
Grafiek met de gevoeligheid van de pulsar-arrays versus de frekwentie. Credit: Physical Review Letters (2024). DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.101403
Jeff Dror en zijn collega William DeRocco willen die zwaartekrachtgolven van superzware zwarte gaten detecteren met behulp van pulsars en neutronensterren, die in zeer regelmatige pulsen radiostraling uitzenden. Passerende zwaartekrachtgolven leiden tot een kleine verstoring van het ritme van die pulsen en die kunnen ze detecteren met zogeheten arrays van radiotelescopen. Dat werd eerder al succesvol gedaan bij zwaartekrachtgolven met hogere frekwenties, maar Dorr en DeRocco hebben de analysemethode weten te verbeteren en daarmee kunnen ze zwaartekrachtgolven tot wel 10 picohertz waarnemen, dat is een frekwentie die wel 100 keer lager ligt dan bij de eerdere nanohertz-detecties. Tot nu toe hebben de twee natuurkundigen data gebruikt van pulsars uit 2014 en 2015, maar ze willen dit opnieuw gaan doen met recentere data. Daarvoor willen ze de HiPerGator supercomputer van de universiteit van Florida gaan gebruiken.
Meer informatie vind je in het vakartikel van William DeRocco et al, Using Pulsar Parameter Drifts to Detect Subnanohertz Gravitational Waves, Physical Review Letters (2024).
Bron: Phys.org.
Prachtig om jezelf een baan voor het leven te bezorgen om feitelijk een open deur te bewijzen, want om een paar cycli van 10 picohertz te detecteren moet je wel de genen van Methusalem hebben 😉 Soms moet je grenzen stellen aan vrijwel onmogelijke bewijsvoering dat in theorie al een vaststaand feit is. M.i. is het scheidend vermogen (omgekeerd evenredig met de golflengte) van het pulsar array ook niet voldoende om alle bronnen selectief uit de achtergrond ruis te lokaliseren, want het universum stikt van dit soort bronnen.