Чтобы найти гигантские черные дыры, начать с Юпитера

Революции в нашем понимании ночное небо и наше место во Вселенной началось, когда мы перешли от использования невооруженным глазом в телескоп в 1609 году. Четыре века спустя, ученые испытывают подобный переход в свои знания черных дыр осуществив поиск гравитационных волн.

В поисках скрытых черными дырами, которые в миллиарды раз массивнее Солнца, Стивен Тейлор, доцент кафедры физики и астрономии и бывший астроном НАСА в Лаборатории реактивного движения (ЛРД) совместно с североамериканским Nanohertz обсерватории гравитационных волн (NANOGrav) сотрудничество продвинулось области исследования вперед, находя точное расположение — центр тяжести нашей Солнечной системы-с помощью которого можно измерить гравитационные волны, которые сигнализируют о существовании таких черных дыр.

Потенциал этого развития, в соавторстве с Тейлор, была опубликована в журнале Астрофизический журнал в апреле 2020.

Черные дыры-области чистой гравитации образуются из чрезвычайно искривленных пространства-времени. Найти самые титанические черные дыры во Вселенной, которые прячутся в центре галактик поможет понять, как таких галактик (включая наш собственный) росли и развивались за миллиарды лет с момента их образования. Эти черные дыры являются также безупречное лабораторий для тестирования фундаментальных допущений относительно физики.

Гравитационные волны, рябь в пространстве-времени, предсказанный Общей Теорией Относительности Эйнштейна. Когда черные дыры вращаются друг вокруг друга в парах, они излучают гравитационные волны, которые деформации пространства-времени, растягивая и сжимая пространство. Гравитационные волны впервые были обнаружены с помощью лазерного интерферометра гравитационно-волновой обсерватории (Лиго) в 2015 году, открывая новые перспективы в самых экстремальных объектов во Вселенной. А ЛИГО отмечает относительно коротких гравитационных волн, глядя на изменения в форме 4-километрового детектора, NANOGrav, Национальный научный фонд (NSF) физика границ Центра, выглядит для изменения формы всей нашей галактики.

Тейлор и его команда ищут изменения в скорости прибытия регулярных вспышек радиоизлучение от пульсаров. Эти пульсары это быстро вращающиеся нейтронные звезды, некоторые едут так быстро, как кухонный блендер. Они также посылают лучи радиоволн, словно межзвездные маяки, когда эти лучи проносятся над землей. За 15 лет данные показали, что эти пульсары являются очень надежными в своей цене прихода импульса, действуя как выдающийся галактических часов. Любые отклонения сроков, которые связаны между собой через многие из этих пульсаров может свидетельствовать о влиянии гравитационных волн деформации нашей галактики.

«С помощью пульсаров мы наблюдаем в галактике Млечный Путь, мы пытаемся быть, как паук сидит в неподвижности посреди своей паутины», — объясняет Тейлор. «Насколько хорошо мы понимаем барицентра Солнечной системы является критически важным, так как мы стараемся смысле даже малейшее покалывание в интернете». Барицентра Солнечной системы, ее центр тяжести, место, где массы всех планет, лун и астероидов, баланс.

Где находится центр нашей паутине, расположение абсолютной неподвижности в нашей Солнечной системе? Не в центре Солнца, как многие могли предположить, а ближе к поверхности звезды. Это связано с массой Юпитера и наше несовершенное знание своей орбите. За 12 лет Юпитер совершает оборот вокруг Солнца, просто стесняются в 15 лет, что NANOGrav был сбор данных. Зонд НАСА «Галилео» (по имени знаменитого ученого, который использовал телескоп для наблюдения спутников Юпитера) изучал Юпитера с 1995 по 2003 год, но опытный технический недуги, которые оказывают воздействие на качество измерений, полученных в ходе миссии.

Определение центра тяжести Солнечной системы уже давно рассчитаны на основе данных, отслеживание Doppler для того чтобы получить оценку местоположения и траектории тел, вращающихся вокруг Солнца. «Загвоздка в том, что ошибки в массы и орбиты приведет к пульсар-временные артефакты, которые хорошо могут выглядеть, как гравитационные волны», — объясняет ЛРД астроном и соавтор Джо Саймон.

Тейлор и его коллеги считают, что работа с существующей модели Солнечной системы для анализа данных NANOGrav давали противоречивые результаты. «Мы не обнаруживая ничего существенного в наше гравитационное поиски волны между моделями Солнечной системы, но мы были большие систематические различия в наших расчетах», — отмечает астроном Лаборатории реактивного движения и в статье ведущий автор Мишель Vallisneri. «Как правило, больше данных обеспечивает более точный результат, но всегда было смещение в наши расчеты.»

Группа решила искать центр тяжести Солнечной системы, в то же время как работаешь на гравитационные волны. Исследователи получили более надежные ответы к обнаружению гравитационных волн и были в состоянии более точно локализовать центр тяжести Солнечной системы в радиусе 100 метров. Чтобы понять, что масштаб, если бы Солнце было размером с футбольное поле, 100 метров диаметр прядь волос. «Наши точные наблюдения пульсаров, разбросанных по всей галактике локализовать себя в космосе лучше, чем мы могли когда-либо раньше», — сказал Тейлор. «По поиску гравитационных волн таким образом, в дополнение к другим экспериментам, мы получаем более целостное представление обо всех разного рода черные дыры во Вселенной».

Как NANOGrav продолжает собирать все более обильные и точные данные о времени пульсара, астрономы уверены, что массивные черные дыры будут появляться сразу и однозначно в данных.

Тейлор была частично поддержана на прием к докторской программы в JPL. В NANOGrav проект получает поддержку от НФС физика пограничного Центра премии #1430284 и эта работа была частично поддержана грантом NSF в физ-1066293 и гостеприимство центр Аспен по физике. Данные для этого проекта были собраны на базе Зеленый берег обсерватории и Обсерватории Аресибо.

сделать разницу: спонсорские возможности