Однако пока не обнаружил статистически значимого точечного источника этого фона
Астрофизики из коллаборации MeerKAT подтвердили существование фона гравитационных волн во Вселенной. Для этого ученые использовали одноименный радиотелескоп, состоящий из 64 антенн. И хотя физики видят горячую точку на карте фона, полученной в ходе обработки данных, статистической значимости наблюдения пока не достаточно, чтобы достоверно заявить о наличии точечного источника фоновых гравитационных волн. Ученые представили результаты в серии работ [1, 2, 3], недавно опубликованных на сайте препринтов arXiv.org.
Наша Вселенная — не самое спокойное место, здесь взрываются звезды, сливаются сверхмассивные черные дыры и сталкиваются нейтронные звезды. Подобные явления вызывают гравитационные волны, которые ученые впервые зарегистрировали лишь в 2016 году. Более подробно о гравитационных волнах можно прочитать в нашем материале «На гребне метрического тензора».
Помимо прямого наблюдения, возникающую гравитационную рябь в космическом пространстве можно наблюдать по результатам косвенных измерений. В частности, можно использовать миллисекундные пульсары — вращающиеся нейтронные звезды, которые излучают радио импульсы с постоянным периодом от одной до десяти миллисекунд. Стабильность вращения миллисекундного пульсара позволяет ученым строить точные временные модели, которые учитывают как внутреннюю, так и внешнюю его физику, причем наиболее точные модели способны предсказывать время прибытия импульса с точностью до десятков наносекунд. Искажения в пространстве-времени, вызванные гравитационными волнами, вызывают корреляции между разностью прихода сигналов от пульсаров и ожидаемым временем прихода сигнала, рассчитанного по моделям. Эти корреляции ученые уже использовали для наблюдений за фоном гравитационных волн, например в эксперименте NANOGrav, впрочем, на набор достаточной статистики тогда ушло около 15 лет, а первые достоверные результаты были опубликованы лишь в прошлом году.
Теперь коллаборация MeerKAT представила подтверждение существования фона гравитационных волн по результатам данных, набранных всего за четыре с половиной года. Астрофизики использовали одноименный радиотелескоп, расположенный в Южно-Африканской Республике — крупнейший и наиболее чувствительный радиотелескоп в южном полушарии. Телескоп состоит из 64 отдельных радиоантенн диаметром 13,5 метра каждая, объединенных в один массив.
Ученые использовали времена прихода сигналов от 83 пульсаров и набрали статистику в 250000 событий со средней ошибкой всего около трех микросекунд. В результате анализа данных астрофизики подтвердили существование фона от гравитационных волн и составили его карту в области частот от 7 до 21 наногерц. Ученые видят на этой карте горячее пятно с p-значением 0,015, однако по их мнению статистической значимости пока недостаточно, чтобы достоверно заявить о наличии выделенного источника фона. Кроме того, как отмечают ученые, p-значение может переоценивать значение анизотропии из-за недоучета космической дисперсии.
Ученые продолжают исследовать фон гравитационных волн, наблюдая за пульсарами. О том как еще можно использовать гравитационные волны для исследования Вселенной можно прочитать в нашем материале «За волной волна».