Гравитационные волны - рябь в ткани пространства-времени Эйнштейна, которые пересекают вселенную со скоростью света, имеют все виды длин волн или частот. Ученым еще не удалось обнаружить гравитационные волны на чрезвычайно низких «наногерцовых» частотах, но ожидается, что в ближайшее время исследуются новые подходы, которые подтвердят первые низкочастотные сигналы.

Основной метод использует радиотелескопы для обнаружения гравитационных волн с помощью пульсаров - экзотических мертвых звезд, которые излучают импульсы радиоволн с необычайной регулярностью. Например, исследователи из коллаборации NANOGrav используют пульсары для точного определения периодов вращения сети или массива миллисекундных пульсаров, разбросанных по всей нашей галактике. Их можно использовать для измерения частичных изменений, вызванных гравитационными волнами, когда они распространяются по Вселенной. Однако вопрос о том, что производит эти сигналы, еще не решен.

Ученые из Института гравитационно-волновой астрономии Университета Бирмингема утверждают, что будет чрезвычайно сложно прийти к ответу, используя только данные с массивов хронометража пульсаров (PTA). В новом исследовании, опубликованном в Nature Astronomy, они предполагают, что объединение этих новых данных с наблюдениями, сделанными другими проектами, такими как миссия Gaia Европейского космического агентства, поможет различным сигналам, которые все еще сохраняются с самых ранних периодов нашей Вселенной, которую нужно распутать и интерпретировать.

Основная теория сверхнизкочастотных гравитационных волн заключается в том, что они вызваны населением сверхмассивных черных дыр в центре сливающихся галактик. Когда галактики сливаются, их центральные черные дыры объединяются в пары, образуя двойные системы и генерируя гравитационные волны. В этом случае обнаружение гравитационных волн с помощью PTA предложит новые захватывающие способы изучения астрофизики сборки и роста галактик.

Но есть и другие возможности. Гравитационные волны наногерцевого диапазона могут рассказать историю нашей молодой Вселенной задолго до образования галактик и черных дыр. Фактически, было высказано предположение, что сигналы гравитационных волн крайне низкой частоты могут вместо этого генерироваться вскоре после Большого взрыва другими процессами. Например, если Вселенная претерпела то, что физики называют фазовым переходом при правильной температуре.

Ведущий автор, доктор Кристофер Мур, сказал: «Первые предварительные намеки на сигнал гравитационной волны с использованием временных массивов пульсаров, возможно, недавно были замечены NANOGrav, и мы ожидаем, что следующие несколько лет станут золотым веком для этого типа науки. Разнообразие объяснений этих сигналов увлекательно, но это еще и лабиринт. Нам нужен способ отличить различные возможные источники друг от друга. В настоящее время это чрезвычайно сложно сделать с помощью одних только данных временной матрицы пульсаров».

Соавтор, профессор Альберто Веккьо, сказал: «Матрицы синхронизации пульсаров могут предложить беспрецедентное понимание древних космологических процессов. Разработка сложных методов интерпретации этих открытий будет означать, что мы действительно сможем начать понимать, как наша Вселенная была сформирована и сформировалась».