Um novo estudo sugere que as ondulações no espaço-tempo criadas pelas fusões de buracos negros supermassivos e pelo Big Bang podem ser distinguidas pela “batida” de um ou de outro.
naquele momento Big Bangas “flutuações quânticas” no universo se expandem à medida que o espaço se expande para fora, produzindo as chamadas flutuações primitivas ondas gravitacionais. Em teoria, essas ondas ainda deveriam estar ondulando pelo universo hoje. Eles serão acompanhados por ondas gravitacionais de uma variedade de outras fontes, por ex. buraco negro supermassivo Colidir e fundir em diferentes situações galáxia. Essas ondas, juntamente com as ondas do Big Bang, deveriam criar um fundo tênue de ondulações em todo o universo. Então, como encontramos as ondulações?
Para procurar esta onda gravitacional de fundo, os astrônomos usaram habilmente matrizes pulsar. Estas estrelas mortas giram suficientemente rápido para que os feixes de radiação dos seus pólos magnéticos pisquem repetidamente na nossa direção, aparecendo como pulsos de rádio. É importante ressaltar que os pulsares são cronometristas eficientes – entre os mais precisos do mundo. universo. Qualquer desvio no pulso indica um problema.
Se o espaço estiver preenchido com ondas gravitacionais ambientais de binários de buracos negros inflados e supermassivos, então cada uma dessas ondas se propagará regularmente no espaço entre nós e pulsares próximos (em escalas galácticas, é claro). Se muitos pulsares aproximadamente na mesma área do céu mostrarem repentinamente o mesmo desvio no tempo de seus pulsos, essa é uma pista importante de que ondas gravitacionais passaram entre nós e eles.
Em 2023, o Observatório Norte-Americano de Ondas Gravitacionais Nanohertz NANOGrav, trabalhando junto com experimentos semelhantes na Austrália, Europa e Índia, divulgou resultados que sugeriam fortemente que eles tinham evidências encontradas Fundo de onda gravitacional usando uma matriz de temporização de pulsar. Embora os resultados ainda não sejam conclusivos, caso sejam comprovados, o próximo passo seria tentar desvendar todas as fontes dessas ondas gravitacionais ambientais.
Os físicos Hideki Asada e Shun Yamamoto, da Universidade de Hirosaki, no Japão, têm uma ideia.
“No nosso artigo, exploramos a situação em que um par de buracos negros supermassivos próximos produz um sinal particularmente forte”, disse Asada num relatório. declaração. “Se dois desses sistemas tiverem frequências muito semelhantes, as suas ondas irão interferir e produzir padrões de batimento, tal como na acústica. Em princípio, esta característica poderia permitir-nos distingui-los do fundo aleatório da inflação.”
Ondas gravitacionais de dois buracos negros supermassivos binários com frequências de ondas gravitacionais semelhantes (na faixa de nanohertz), resultando em comprimentos de onda de muitos anos-luz longo), como os buracos negros têm massas e separações semelhantes, eles podem entrar em um estado de superposição quando passam um pelo outro. Quando as cristas e vales das ondas gravitacionais se alinham, isso causa interferência construtiva e destrutiva, deixando uma marca de modulação no viés de temporização do pulsar que pode ser detectada com instrumentos mais sensíveis do que os disponíveis atualmente.
Ao distinguir as contribuições dos binários de buracos negros supermassivos, os astrónomos serão capazes de estimar quantos sistemas deste tipo existem no Universo e determinar as suas massas. Ainda mais tentador é considerar que as ondas gravitacionais dos buracos negros supermassivos os separariam das ondas gravitacionais originais. Estes foram criados durante a inflação, que ocorreu no primeiro instante, e distinguir os originais ajudará os cosmólogos a aprender mais sobre o início da criação.
Asada e Yamamoto Pesquisar Publicado no Journal of Cosmology and Astroarticle Physics.
