Astronomer Scanning Gobs av Pulsars för att jaga på Gravitational Waves

När forskare äntligen upptäckte gravitationsvågor för några veckor sedan var det en prestation 14 år i tillverkningen, med hjälp av instrument utformade för att hitta en signal så liten som 1/1000 diametern hos ett proton. Och om vi vill fortsätta att studera gravitationsvågor i framtiden, kommer vi att behöva hitta ett enklare sätt att leta efter dem, en som inte kräver ett 4 km långt toppmodernt instrument.

En ny studie av forskare på det nordamerikanska Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav föreslår att vi kanske kan upptäcka de vågorna med radioteleskop - du vet vilken typ av konventionell utrustning vi använder för att utföra vid på av astrofysik forskning redan.

Nyckeln till den här metoden? Pulsaren

Termen är stenografi för pulserande radiostjärna - en starkt magnetiserad neutronstjärnakärnrester (post-supernova) som roterar och bränder av kraftiga strålar av elektromagnetisk strålning. NANOGrav-forskarna tror att om vi kan övervaka ett större antal pulsar över himlen kan vi upptäcka lågfrekventa gravitationsvågor.

Så här skulle det fungera. Forskarna föreslår att de kan upptäcka lågfrekventa gravitationsvågor som härrör från par av supermassiva svarta hål som kretsar varandra på en gradvis kollisionskurs. Sådana svarta hål påverkar utrymme-tyget runt dem med svaga vibrationer som krusar ut, som i vatten. När dessa vibrationer passerar jorden - som tar överallt från några månader till ett år - får de oss att flytta någonsin så lite i förhållande till universums pulsar.

Just nu är vårt enda hopp om att hitta gravitationella vågor som flyger förbi jorden för våra grundbaserade instrument (eller till och med rymdbaserade instrument som eLISA) att plocka upp de små signalerna och mäta dem kontinuerligt under lång tid.

Nebulans pulsar är en av de få identifierbara pulsar som man känner till, och är en ung återstod från en supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N

- Millennium-astronomi (@astromillennium) 16 februari 2016

Så NANOGrav vill använda pulsar för att hitta dessa lågfrekventa gravitationssignaler. Pulsars - specifikt millisekundpulsars - avger radiovågor, varav några gör den till jorden och kan mätas med ett enkelt radioteleskop.

Som det visar sig, är dessa pulsar drabbade av gravitationsvågor spett ut av supermassiva svarta hål. Det påverkar i sin tur de radiovågor som pulsarerna avger. Så mäta skift i radiovågorna är ett transitivt sätt att upptäcka gravitationsvågorna själva.

Astrofysikerna i den nya studien säger att vi inte kunde förlita oss bara på en eller några pulsarer för att spåra gravitationsvågor så här. Vi måste titta på en hel web av pulsarer. Så NANOGrav bestämde sig för att övervaka 54 av dessa barn.

Denna nya metod dyser behovet av extremt dyr, ultrakänslig utrustning till förmån för mer kostnadseffektiva instrument för att i princip göra samma forskning.

Nu är här de dåliga nyheterna: Hittills har forskarna inte haft någon tur att faktiskt upptäcka signaler som härrör från gravitationsvågor. De behöver lägga till fler pulsar på deras webbsida.

Fortfarande ger de inte upp hoppet.

"Gravitationsvågor tvättar hela tiden hela jorden", säger Stephen Taylor, huvudförfattare av papperet och en postdoc på NASAs Jet Propulsion Laboratory, i ett pressmeddelande. "Med tanke på antalet pulsar som observeras av NANOGrav och andra internationella lag, förväntar vi sig att ha tydliga och övertygande bevis på lågfrekventa gravitationsvågor inom det närmaste decenniet."