By: Ben Robinson
Para cada púlsar, se muestran los r
El European Pulsar Timing Array (EPTA) es una colaboración científica que reúne a equipos de astrónomos de los radiotelescopios europeos más grandes, así como a grupos especializados en análisis de datos y modelado de señales de ondas gravitacionales (GW).
El equipo de investigación internacional ha publicado hoy en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society , un análisis detallado de una señal candidata para el fondo de ondas gravitacionales (GWB) buscado desde hace mucho tiempo debido a binarios de agujeros negros supermasivos en espiral. Aunque todavía no se puede reclamar una detección, esto representa otro paso significativo en el esfuerzo por revelar finalmente GW a frecuencias muy bajas , del orden de una mil millonésima parte de un hercio.
De hecho, la señal candidata ha surgido de un análisis detallado sin precedentes y utilizando dos metodologías independientes. Por otra parte, las acciones de señales fuertes similitudes con los encontrados en los análisis de otros equipos.
El Dr. Michael Keith, de la Universidad de Manchester, dijo: “Durante los últimos 20 años, aproximadamente, hemos estado tratando de detectar las ondas gravitacionales producidas por los agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias distantes. Aunque estas ondas son muy pequeñas … Con fluctuaciones de nanosegundos durante decenas de años, la detección de estas ondas tiene implicaciones para la formación de todas las galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea.
“Hasta ahora nadie ha detectado estas ondas, pero hemos encontrado una señal intrigante en los datos que coincide con algunas, pero no todas, las propiedades de la señal de onda gravitacional que estamos buscando. El artículo presenta los datos y algunos de los Hemos realizado una serie de pruebas para respaldar la hipótesis de que la señal observada proviene de ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja que pasan sobre la tierra “.
Los resultados fueron posibles gracias a los datos recopilados durante 24 años con cinco radiotelescopios de gran apertura en Europa. Incluyen; El telescopio Lovell de renombre mundial en el Jodrell Bank de la Universidad de Manchester, el radiotelescopio de 100 m de MPIfR cerca de Effelsberg en Alemania, el radiotelescopio decimétrico Nançay de 94 m en Francia, el radiotelescopio de Cerdeña de 64 m en Pranu Sanguni, Italia y el 16 antenas del radiotelescopio de síntesis Westerbork en los Países Bajos. En el modo de observación del Large European Array for Pulsars (LEAP), los telescopios EPTA se unen para sintetizar un plato de 200 m totalmente orientable para mejorar en gran medida la sensibilidad del EPTA hacia las ondas gravitacionales.
La radiación vigas de los polos magnéticos pulsares círculo alrededor de sus ejes de rotación, y que los observan como pulsos cuando pasan a nuestra línea de visión, como la luz de un faro lejano. arrays de temporización Pulsar (ACP) son redes de púlsares de forma muy estable rotativos, utilizados como detectores de GW galáctico escala. En particular, son sensibles a GW de muy baja frecuencia en el régimen billonésima-of-a-Hertz. Esto prolongará la ventana de observación de GW de las frecuencias altas (cientos de Hertz) se observan actualmente por los detectores basados en tierra ligo / Virgo / Kagra.
Mientras que esos detectores sondean colisiones de corta duración de agujeros negros de masa estelar y estrellas de neutrones, los PTA pueden sondear GW como los emitidos por sistemas de binarios de agujeros negros supermasivos en espiral lentamente alojados en los centros de las galaxias. La adición de los GW liberados de una población cósmica de estos binarios forma un GWB.
Se pueden medir las pequeñas fluctuaciones en los tiempos de llegada de la señal de radio de los púlsares a la Tierra, causadas por la deformación del espacio-tiempo debido al paso de ondas gravitacionales de muy baja frecuencia. En la práctica, estas deformaciones se manifiestan como fuentes de un ruido de muy baja frecuencia en la serie de los tiempos observados de llegada de los pulsos, un ruido que es compartido por todos los púlsares de una matriz de temporización de púlsar.
Sin embargo, la amplitud de este ruido es increíblemente pequeña (se estima que es de decenas a un par de cientos de mil millonésimas de segundo) y, en principio, muchos otros efectos podrían impartir eso a cualquier púlsar dado en la PTA.
Para validar los resultados, se utilizaron varios códigos independientes con diferentes marcos estadísticos para mitigar las fuentes alternativas de ruido y buscar el GWB. Es importante destacar que se utilizaron dos procedimientos independientes de un extremo a otro en el análisis para la coherencia cruzada. Además, se utilizaron tres métodos independientes para tener en cuenta la posible sistemática en los parámetros planetarios del sistema solar utilizados en los modelos que predicen los tiempos de llegada del pulso, un candidato principal para las señales GW falsas positivas.
El análisis EPTA con ambos procedimientos encontró una señal candidata clara para un GWB y sus propiedades espectrales (es decir, cómo la amplitud del ruido observado varía con su frecuencia) permanecen dentro de las expectativas teóricas para el ruido atribuible a un GWB.
El Dr. Nicolas Caballero, investigador del Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica en Beijing y coautor principal explica: “La EPTA encontró por primera vez indicaciones para esta señal en su conjunto de datos previamente publicado en 2015, pero como los resultados tenían mayores incertidumbres estadísticas, solo se discutieron estrictamente como límites superiores. Nuestros nuevos datos ahora confirman claramente la presencia de esta señal, lo que la convierte en candidata para un GWB “.
