באמצעות גלאי גלי הכבידה הגדול ביותר שנוצר אי פעם, אישרנו דיווחים קודמים לפיהם מרקם היקום רוטט ללא הרף. רעש הרקע הזה נגרם ככל הנראה מהתנגשויות בין החורים השחורים העצומים השוכנים בלב הגלקסיות.
התוצאות מהגלאי שלנו - מערך של כוכבי נויטרונים מסתובבים במהירות הפרוסים על פני הגלקסיה - מראות ש"רקע גלי הכבידה" הזה עשוי להיות חזק יותר ממה שחשבו בעבר. עשינו גם את המפות המפורטות ביותר עד כה של גלי כבידה על פני השמים, ומצאנו "נקודה חמה" מסקרנת של פעילות בחצי הכדור הדרומי.
שֶׁלָנוּמֶחקָרהואפורסםהיום בשלושה ניירותבהודעות החודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
אדוות במרחב ובזמן
גלי כבידההם אדוות בבד שלו. הם נוצרים כאשר עצמים צפופים ומסיביים להפליא מקיפים או מתנגשים זה בזה.
העצמים הצפופים והמסיביים ביותר ביקום הם, שרידי כוכבים מתים. אחת הדרכים היחידות לחקור חורים שחורים היא על ידי חיפוש אחר גלי הכבידה שהם פולטים כשהם נעים זה ליד זה.
קָשׁוּר:
בדיוק כמו אור, גלי כבידה נפלטים בספקטרום. החורים השחורים המאסיביים ביותר פולטים את הגלים האיטיים והחזקים ביותר - אבל כדי לחקור אותם, אנחנו צריכים גלאי בגודל של הגלקסיה שלנו.
גלי הכבידה בתדירות גבוהה שנוצרו מהתנגשויות בין חורים שחורים קטנים יחסית ניתנים לקלוט באמצעות גלאים מבוססי כדור הארץ, והם נצפו לראשונה בשנת 2015. עם זאת,עֵדוּתכי קיומם של הגלים האיטיים והחזקים יותר לא נמצאו עד בשנה שעברה.
מספר קבוצות של אסטרונומים ברחבי העולם הרכיבו גלאי גלי כבידה בקנה מידה גלקטי על ידי התבוננות מקרוב בהתנהגות של קבוצות מסוגים מסוימים של כוכבים. הניסוי שלנו, המערKAT Pulsar תזמון, הוא הגדול מבין הגלאים האלה בקנה מידה גלקטי.
היום הכרזנו על ראיות נוספות לגלי כבידה בתדר נמוך, אך עם כמה הבדלים מסקרנים מתוצאות קודמות. רק בשליש מהזמן של ניסויים אחרים, מצאנו אות המרמז על יקום פעיל יותר מהצפוי.
הצלחנו גם למפות את הארכיטקטורה הקוסמית שנותרה מאחור על ידי מיזוג גלקסיות בצורה מדויקת יותר מאי פעם.
חורים שחורים, גלקסיות ופולסרים
במרכז רוב הגלקסיות, מאמינים מדענים, חי עצם ענק המכונה חור שחור סופר מסיבי. למרות המסה העצומה שלהם - פי מיליארדים מהמסה שלנו- קשה לחקור את הענקים הקוסמיים האלה.
אסטרונומים ידעו על חורים שחורים סופר-מאסיביים במשך עשרות שנים, אך רק צפו ישירות באחדלראשונה בשנת 2019.
כאשר שתי גלקסיות מתמזגות, החורים השחורים במרכזם מתחילים להסתחרר אחד כלפי השני. בתהליך זה הם שולחים גלי כבידה איטיים וחזקים שנותנים לנו הזדמנות ללמוד אותם.
אנו עושים זאת באמצעות קבוצה נוספת של אובייקטים קוסמיים אקזוטיים:פולסרים. אלו הם כוכבים צפופים במיוחד העשויים בעיקר מניוטרונים, שעשויים להיות בערך בגודל של עיר אבל כבדים פי שניים מהשמש.
פולסרים מסתובבים מאות פעמים בשנייה. כשהם מסתובבים, הם מתנהגים כמו מגדלורים, ופוגעים בכדור הארץ עם פולסים של קרינה ממרחק אלפי שנות אור. עבור פולסרים מסוימים, אנו יכולים לחזות מתי הדופק הזה יפגע בנו תוך ננו-שניות.
גלאי גלי הכבידה שלנו עושים שימוש בעובדה זו. אם אנו צופים בפולסרים רבים באותו פרק זמן, ואנחנו טועים כאשר הפולסים פוגעים בנו בצורה מאוד ספציפית, אנו יודעים שגל כבידה מותח או לוחץ את החלל בין כדור הארץ לפולסרים.
עם זאת, במקום לראות רק גל אחד, אנו מצפים לראות אוקיינוס קוסמי מלא בגלים חוצים זה לזה בכל הכיוונים - האדוות המהדהדות של כל המיזוגים הגלקטיים בהיסטוריה של היקום. אנו קוראים לזה רקע גלי הכבידה.
אות חזק באופן מפתיע - ו"נקודה חמה" מסקרן
כדי לזהות את רקע גלי הכבידה, השתמשנו ב-טלסקופ רדיו MeerKATבדרום אפריקה. MeerKAT הוא אחד מטלסקופי הרדיו הרגישים ביותר בעולם.
כחלק ממערך תזמון הפולסר של MeerKAT, הוא צופה בקבוצה של 83 פולסרים במשך כחמש שנים, ומודד במדויק מתי הפולסים שלהם מגיעים לכדור הארץ. זה הוביל אותנו למצוא תבנית הקשורה לרקע של גלי כבידה, רק שהיא קצת שונה ממה שניסויים אחרים מצאו.
התבנית, המייצגת כיצד החלל והזמן בין כדור הארץ לפולסרים משתנים על ידי גלי כבידה העוברים ביניהם, חזקה מהצפוי.
זה אולי אומר שיש יותר חורים שחורים סופר מסיביים המקיפים זה את זה ממה שחשבנו. אם כן, זה מעלה יותר שאלות - מכיוון שהתיאוריות הקיימות שלנו טוענות שצריכים להיות פחות חורים שחורים סופר-מסיביים ממה שנראה לנו.
גודל הגלאי שלנו, והרגישות של טלסקופ MeerKAT, פירושם שנוכל להעריך את הרקע בדיוק רב. זה איפשר לנו ליצור את המפות המפורטות ביותר של רקע גלי הכבידה עד כה. מיפוי הרקע בדרך זו חיוני להבנת הארכיטקטורה הקוסמית של היקום שלנו.
זה עשוי אפילו להוביל אותנו למקור האולטימטיבי של אותות גלי הכבידה שאנו צופים בהם. למרות שאנו חושבים שסביר להניח שהרקע נובע מהאינטראקציות של החורים השחורים האדירים הללו, זה יכול לנבוע גם משינויים ביקום המוקדם והאנרגטי בעקבות המפץ הגדול - או אולי אפילו מאירועים אקזוטיים יותר.
המפות שיצרנו מציגות "נקודה חמה" מסקרנת של פעילות גלי כבידה בשמי חצי הכדור הדרומי. סוג זה של אי סדירות תומך ברעיון של רקע שנוצר על ידי חורים שחורים סופר מסיביים ולא מחלופות אחרות.
עם זאת, יצירת גלאי בגודל גלקטי היא מורכבת להפליא, ומוקדם מדי לומר אם זה אמיתי או אנומליה סטטיסטית.
כדי לאשר את הממצאים שלנו, אנו פועלים לשלב את הנתונים החדשים שלנו עם תוצאות משיתופי פעולה בינלאומיים אחרים תחת הדגל שלמערך תזמון פולסר הבינלאומי.
מאמר ערוך זה פורסם מחדש מהשיחהתחת רישיון Creative Commons. קרא אתמאמר מקורי.
