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2024-12-30 12:52:00
これまでに建設された最大の重力波検出器を使用して、宇宙の構造が常に振動しているというこれまでの報告を確認しました。この背景ノイズは、銀河の中心にある巨大なブラック ホール間の衝突によって引き起こされる可能性が最も高くなります。
私たちの検出器（銀河全体に点在する一連の急速に回転する中性子星）からの結果は、この「重力波背景」がこれまで考えられていたよりも強い可能性があることを示唆しています。また、私たちは空の最も詳細な重力波マップを作成し、南半球で活動の興味深い「ホットスポット」を発見しました。
私たちは 研究 は 出版された 今日は 3枚の紙 王立天文学協会の月刊通知に掲載されています。
空間と時間の波
重力波 それらは生地の波です 空間 そして 時間。これらは、非常に高密度で大規模な物体が軌道を周回するか、互いに衝突するときに生成されます。
宇宙で最も高密度で重い物体は、 ブラックホール死んだ星の残骸。ブラックホールを研究する唯一の方法は、ブラックホールが互いに接近するときに放出する重力波を探すことです。
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光と同様に、重力波はスペクトルで放射されます。最も巨大なブラックホールは最も遅く、最も強力な波を放出しますが、それらを研究するには銀河系サイズの検出器が必要です。
比較的小さなブラック ホール間の衝突によって生成される高周波重力波は、地上の検出器で検出でき、2015 年に初めて観測されました。 証拠 なぜなら、より遅くてより強い波の存在が発見されたのは昨年だからです。
世界中のいくつかの天文学者グループは、特定の種類の星のグループの挙動を詳しく観察することにより、銀河規模の重力波検出器を設置しました。私たちの実験、つまり、 MeerKAT パルサー同期セットこれは銀河規模で最大の検出器です。
今日、私たちは低周波重力波のさらなる証拠を発表しますが、以前の結果とはいくつかの興味深い違いがあります。実験時間のあとわずか 3 分の 1 で、宇宙が予想よりも活発であることを示唆する信号を発見しました。
また、銀河の合体によって残された宇宙構造をこれまでよりも高い精度でマッピングすることもできました。
ブラックホール、銀河、パルサー
科学者たちは、ほとんどの銀河の中心には超大質量ブラックホールとして知られる巨大な天体があると信じています。その質量は非常に大きいにもかかわらず（私たちの質量の数十億倍） 太陽 — これらの宇宙の巨人は研究するのが難しいです。
天文学者は超大質量ブラックホールについて何十年も前から知っていましたが、直接観測したのは 1 つだけです。 2019年に初めて。
2 つの銀河が合体すると、中心にあるブラック ホールが互いに向かって回転し始めます。この過程で、彼らはゆっくりと強力な重力波を送り出し、それを私たちに研究する機会を与えてくれます。
これを、エキゾチックな宇宙オブジェクトの別のグループを使用して行います。 パルサー。これらは、大部分が中性子で構成される非常に密度の高い星であり、都市ほどの大きさですが、太陽の 2 倍の重さがあります。
パルサーは 1 秒間に数百回回転します。それらが回転すると、フレアのように機能し、数千光年離れた放射線の波が地球に衝突します。一部のパルサーでは、パルスがいつ到達するかをナノ秒の精度で予測できます。
私たちの重力波検出器はこの事実を利用しています。同じ期間に多くのパルサーを観察し、それらがいつ非常に特定の方法で私たちに衝突するかを誤って判断した場合、重力波が地球とパルサーの間の空間を引き伸ばしたり圧縮したりしていることがわかります。
しかし、私たちは単一の波を見るのではなく、あらゆる方向に交差する波、つまり宇宙の歴史におけるすべての銀河の合体を反映する波で満たされた宇宙の海を見ることを期待します。これを重力波背景と呼びます。
非常に強い信号と興味深い「ホットスポット」
重力波背景を検出するには、次を使用します。 MeerKAT電波望遠鏡 南アフリカで。 MeerKAT は、世界で最も感度の高い電波望遠鏡の 1 つです。
MeerKAT パルサー タイミング アレイの一環として、彼らは約 5 年間にわたって 83 個のパルサーのグループを観察し、パルスが地球に到達するタイミングを正確に測定してきました。これにより、他の実験で見つかったものとはわずかに異なる、重力波背景に関連するパターンが発見されました。
このパターンは、地球とパルサーの間を通過する重力波によって、それらの間の空間と時間がどのように変化するかを表しており、予想よりも強力であることが判明した。
これは、私たちが考えているよりも多くの超大質量ブラックホールが互いに周回していることを意味している可能性があります。もしそうなら、現在の理論では、超大質量ブラックホールの数は私たちが見ているよりも少ないはずであることが示唆されているため、これはさらに多くの疑問を引き起こします。
検出器のサイズと MeerKAT 望遠鏡の感度により、バックグラウンドを非常に正確に評価することができます。これにより、これまでで最も詳細な重力波背景の地図を作成することができました。このように背景をマッピングすることは、私たちの宇宙の宇宙構造を理解するために非常に重要です。
これにより、私たちが観測する重力波信号の主な発生源にたどり着く可能性さえあります。この背景はこれらの巨大なブラックホールの相互作用から生じた可能性があると考えられていますが、ビッグバン後の初期のエネルギー宇宙の変化、またはおそらくよりエキゾチックな出来事によって引き起こされた可能性もあります。
南半球の神秘的な「ホット スポット」を含む、空の重力波の背景マップ。 (画像クレジット: Grunthal および Nathan et al./MNRAS)
私たちが作成した地図には、南半球の空にある重力波活動の興味深い「ホットスポット」が示されています。このタイプの不規則性は、別の代替物ではなく、超大質量ブラック ホールによって背景が作成されたという考えを裏付けています。
しかし、銀河サイズの検出器の構築は複雑であり、これが本物なのか統計的異常なのかを判断するのは時期尚早です。
私たちの調査結果を確認するために、私たちは新しいデータを他の国際協力の結果と組み合わせることを試みました。 パルサーインターナショナルシンクセット。
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#大規模な重力波マッピング研究によると宇宙の構造はアンバランスである #カバルヌサンタラ