Nowa mapa Wszechświata wykorzystująca fale grawitacyjne ujawnia niezwykłe ukryte obiekty kosmiczne

Najbardziej szczegółowa mapa Wszechświata została opracowana przez astronomów za pomocą wykrywania fal grawitacyjnych. Badania ujawniły wiele obiektów, które kryły się dotychczas w mrokach kosmosu.

.W ramach opracowania nowej mapy, naukowcy z Swinburne University of Technology, stworzyli również największy w historii detektor fal grawitacyjnych i znaleźli kolejne dowody na istnienie fal grawitacyjnych „tła” – niewidocznych, ale niezwykle szybkich fal w przestrzeni kosmicznej, które mogą pomóc w rozwikłaniu niektórych tajemnic kosmosu.

Jak podkreślają astronomowie, nowe badanie oferuje nowy wgląd w największe czarne dziury we Wszechświecie, sposób, w jaki ukształtowały one kosmos i struktury, które po sobie pozostawiły.

„Badanie tła pozwala nam dostroić się do echa kosmicznych wydarzeń na przestrzeni miliardów lat. Ujawnia to, jak galaktyki i sam Wszechświat ewoluowały w czasie” – mówi Matt Miles z Swinburne University of Technology.

Badanie ujawniło kolejne dowody na istnienie sygnałów fal grawitacyjnych pochodzących z łączących się supermasywnych czarnych dziur, wychwytując sygnał silniejszy niż podobne eksperymenty i to w zaledwie jedną trzecią czasu.

„To, co widzimy, wskazuje na znacznie bardziej dynamiczny i aktywny Wszechświat, niż się spodziewaliśmy. Wiemy, że supermasywne czarne dziury łączą się, ale teraz zaczynamy zadawać sobie pytanie: gdzie one są i ile ich jest?” – podkreśla Miles.

Korzystając z układu czasowego pulsara, naukowcy skonstruowali bardzo szczegółową mapę fal grawitacyjnych, ulepszając istniejące metody. Mapa Wszechświata ujawniła intrygującą anomalię – nieoczekiwany „hotspot” (niezwykle gorący obszar) w sygnale, który sugeruje możliwe istnienie szczególnie silnego źródła fal grawitacyjnych.

„Obecność hotspotu może sugerować istnienie wyraźnego źródła fal grawitacyjnych, takiego jak para czarnych dziur o masie miliardy razy większej niż masa naszego Słońca. Spojrzenie na układ i wzorce fal grawitacyjnych pokazuje nam, w jaki sposób nasz wszechświat istnieje dzisiaj i zawiera sygnały z tak odległych czasów, jak Wielki Wybuch. Jest jeszcze wiele do zrobienia, aby określić znaczenie znalezionego przez nas hotspotu, ale jest to ekscytujący krok” – twierdzi Rowina Nathan z Swinburne University of Technology.

Korzystając z radioteleskopu MeerKAT w RPA, jednego z najbardziej czułych i najnowocześniejszych instrumentów na świecie, naukowcy skonstruowali MeerKAT Pulsar Timing Array, wykorzystując go do obserwacji pulsarów i odmierzania ich czasu z nanosekundową precyzją.

Pulsary to szybko wirujące gwiazdy neutronowe, które służą jako „naturalne zegary”, a ich stałe impulsy pozwalają astronomom wykrywać drobne zmiany spowodowane przez przechodzące fale grawitacyjne. Ten detektor w skali galaktycznej umożliwił mapowanie fal grawitacyjnych na niebie i jak wskazują badacze, ujawnił wzorce i wariacje, które podważają wcześniejsze założenia.

„Często zakłada się, że tło fal grawitacyjnych będzie równomiernie rozłożone na niebie. Jednak detektor fal grawitacyjnych wielkości galaktyki, utworzony przez układ czasowy pulsarów MeerKAT, pozwolił nam zmapować strukturę tego sygnału z niespotykaną dotąd precyzją, co może ujawnić wgląd w jego źródło” – podkreśla Nathan.

Pomiary te dostarczają jednak kolejnych pytań dotyczących powstawania masywnych czarnych dziur i wczesnej historii Wszechświata. Dalsze obserwacje za pomocą MeerKAT pozwolą astronomom udoskonalić mapy fal grawitacyjnych i pomogą odkryć nowe, wcześniej ukryte zjawiska kosmiczne.

Nowa mapa Wszechświata oferuje również dane, które mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć pochodzenie i ewolucję supermasywnych czarnych dziur, tworzenie się struktur galaktyk, a potencjalnie nawet najwcześniejsze wydarzenia w historii kosmosu.

.„W przyszłości celem będzie zrozumienie pochodzenia sygnału fal grawitacyjnych wyłaniającego się ze zbiorów danych. Odkrywając zmiany w ich sygnale na niebie, szukamy odcisków palców procesów astrofizycznych kształtujących nasz Wszechświat” – podsumowuje Kathrin Grunthal Max Planck Institute for Radio Astronomy.

Oprac. EG