Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн
| Альтернативные названия | НАНОГрав |
|---|---|
| Веб-сайт | https://nanograv.org |
Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн ( НАНОГрав ) — консорциум астрономов. [1] которые разделяют общую цель — обнаружение гравитационных волн посредством регулярных наблюдений ансамбля миллисекундных пульсаров с использованием телескопа Грин-Бэнк , обсерватории Аресибо , Очень большой решетки и Канадского эксперимента по картированию интенсивности водорода (CHIME) . Будущие планы наблюдений включают до 25% общего времени Deep Synoptic Array 2000 (DSA2000). Этот проект осуществляется в сотрудничестве с международными партнерами по системе синхронизации пульсаров Паркса в Австралии, европейской системе синхронизации пульсаров и индийской системе синхронизации пульсаров как части Международной системы синхронизации пульсаров .
гравитационных волн с использованием пульсаров синхронизации Обнаружение
Гравитационные волны Эйнштейна являются важным предсказанием общей теории относительности и являются результатом массового движения материи, флуктуаций в ранней Вселенной и динамики самого пространства-времени . Пульсары — это быстро вращающиеся нейтронные звезды с высокой намагниченностью, образовавшиеся во время взрывов сверхновых массивных звезд. Они действуют как высокоточные часы и имеют множество физических применений, начиная от небесной механики, сейсмологии нейтронных звезд, испытаний гравитации сильного поля и галактической астрономии.
Идею использовать пульсары в качестве детекторов гравитационных волн первоначально предложил Сажин. [4] и Детвейлер [5] в конце 1970-х годов. Идея состоит в том, чтобы рассматривать барицентр Солнечной системы и далекий пульсар как противоположные концы воображаемого рукава в космосе. Пульсар действует как эталонные часы на одном конце рукава, посылая регулярные сигналы, которые отслеживаются наблюдателем на Земле. Эффект проходящей гравитационной волны должен был бы возмутить локальную метрику пространства-времени и вызвать изменение наблюдаемой частоты вращения пульсара.
Хеллингс и Даунс [6] в 1983 году распространил эту идею на группу пульсаров и обнаружил, что стохастический фон гравитационных волн будет производить коррелированный сигнал для различных угловых расстояний на небе, теперь известный как кривая Хеллингса-Даунса . Чувствительность этой работы была ограничена точностью и стабильностью пульсарных часов в группе. После открытия первого миллисекундного пульсара в 1982 году Фостер и Дональд К. Бэкер [7] были одними из первых астрономов, которые серьезно улучшили чувствительность к гравитационным волнам, применив анализ Хеллингса-Даунса к множеству высокостабильных миллисекундных пульсаров.
Появление современных цифровых систем сбора данных, новых радиотелескопов и систем приемников, а также открытие многих новых пульсаров повысило чувствительность системы синхронизации пульсаров к гравитационным волнам. В статье Хоббса и др. 2010 г. [8] суммирует раннее состояние международных усилий. Деморест и др., 2013 г. [9] В статье описываются выпуск данных за пять лет, анализ и первый предел NANOGrav на фоне стохастических гравитационных волн. За этим последовали публикации данных за девять и 11 лет в 2015 и 2018 годах соответственно. Каждый из них дополнительно ограничивал фон гравитационных волн, а во втором случае были усовершенствованы методы точного определения барицентра Солнечной системы.
В 2020 году сотрудничество представило первые доказательства существования фона гравитационных волн в рамках публикации данных за 12,5 лет, принявших форму шума, соответствующую ожиданиям; однако его нельзя было однозначно отнести к гравитационным волнам. [10] [11]
В Десятилетнем обзоре астрономии и астрофизики 2020 года Национальные академии наук назвали NANOGrav одним из восьми астрофизических проектов среднего масштаба, рекомендованных в качестве приоритетных для финансирования в следующем десятилетии.
В июне 2023 года NANOGrav опубликовал дополнительные доказательства существования стохастического фона гравитационных волн, используя данные за 15 лет. В частности, он обеспечивает измерение кривой Хеллингса-Даунса, [12] уникальный признак гравитационно-волнового происхождения наблюдений. [13] [14]
Источники финансирования [ править ]
Впервые NSF финансировал исследователей из НАНОГрав в рамках программы «Партнерство для международных исследований и образования» (PIRE) с 2010 по 2015 год; программа Центра физических границ (PFC) с 2015 по 2021 год; и из второго гранта PFC, начиная с 2021 года. NANOGrav как PFC NSF поддерживается отделами физики и астрономических наук NSF и программой Windows on the Universe. NSF также внес свой вклад в поддержку Международной системы синхронизации пульсаров через программу AccelNet. NANOGrav также получил поддержку Фонда Гордона и Бетти Мур, Совета естественных наук и инженерных исследований Канады и Канадского института перспективных исследований.
Исследовательская деятельность NANOGrav также поддерживалась грантами для отдельных исследователей, выдаваемыми Советом естественных наук и инженерных исследований ( NSERC ) в Канаде, Национальным научным фондом (NSF) и Исследовательской корпорацией по развитию науки в США.
Ссылки [ править ]
- ^ Дженет, Ф.; и другие. (2009). «Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн». arXiv : 0909.1058 [ astro-ph.IM ].
- ^ http://iopscience.iop.org/collections/apjl-230623-245-Focus-on-NANOGrav-15-year
- ^ «Спустя 15 лет определение времени пульсаров свидетельствует о наличии фона космических гравитационных волн» . 2022.
- ^ Сажин, М.В. (1978). «Возможности обнаружения сверхдлинных гравитационных волн». Сов. Астрон. 22 : 36–38. Бибкод : 1978СвА....22...36С .
- ^ Детвейлер, С.Л. (1979). «Измерения времени пульсаров и поиск гравитационных волн». Астрофизический журнал . 234 : 1100–1104. Бибкод : 1979ApJ...234.1100D . дои : 10.1086/157593 .
- ^ Хеллингс, РВ; Даунс, Г.С. (1983). «Верхние пределы фона изотропного гравитационного излучения на основе анализа времени пульсаров» . Письма астрофизического журнала . 265 : L39–L42. Бибкод : 1983ApJ...265L..39H . дои : 10.1086/183954 .
- ^ Фостер, РС; Бэкер, округ Колумбия (1990). «Построение временной решетки пульсаров». Астрофизический журнал . 361 : 300–308. Бибкод : 1990ApJ...361..300F . дои : 10.1086/169195 .
- ^ Хоббс, Г.; и другие. (2010). «Проект Международного проекта Pulsar Timing Array: использование пульсаров в качестве детектора гравитационных волн». Классическая и квантовая гравитация . 27 (8): 084013. arXiv : 0911.5206 . Бибкод : 2010CQGra..27h4013H . дои : 10.1088/0264-9381/27/8/084013 . S2CID 56073764 .
- ^ Деморест, П.; и другие. (2013). «Пределы стохастического фона гравитационных волн от Североамериканской наногерцовой обсерватории гравитационных волн». Астрофизический журнал . 762 (2): 94–118. arXiv : 1201.6641 . Бибкод : 2013ApJ...762...94D . дои : 10.1088/0004-637X/762/2/94 . S2CID 13883914 .
- ^ Арзуманян, Завен; Бейкер, Пол Т.; Блумер, Харша; Бечи, Бенс; Брейзер, Адам; Брук, Пол Р.; Берк-Сполаор, Сара; Чаттерджи, Шами; Чен, Сиюань; Кордес, Джеймс М.; Корниш, Нил Дж.; Кроуфорд, Фронфилд; Кромарти, Х. Благодарный; Децесар, Меган Э.; Деморест, Пол Б. (01 декабря 2020 г.). «Набор данных NANOGrav за 12,5 лет: поиск изотропного стохастического гравитационно-волнового фона» . Астрофизический журнал . 905 (2): Л34. arXiv : 2009.04496 . Бибкод : 2020ApJ...905L..34A . дои : 10.3847/2041-8213/abd401 . ISSN 0004-637X .
- ^ О'Нил, Ян; Кофилд, Калла (11 января 2021 г.). «Поиск гравитационных волн нашел новую заманчивую загадку» . НАСА . Проверено 11 января 2021 г.
- ^ «Кривая Хеллингса и Даунса» . astro.vaporia.com . Проверено 29 июня 2023 г.
- ^ Агази, Габриэлла; Анумарлапуди, Акаш; Арчибальд, Энн М.; Арзуманян, Завен; Бейкер, Пол Т.; Бечи, Бенс; Блеха, Лаура; Брейзер, Адам; Брук, Пол Р.; Берк-Сполаор, Сара; Бернетт, Рэнд; Кейс, Робин; Чариси, Мария; Чаттерджи, Шами; Хациоанну, Катерина (01 июля 2023 г.). «Набор данных NANOGrav за 15 лет: доказательства гравитационно-волнового фона» . Письма астрофизического журнала . 951 (1): Л8. arXiv : 2306.16213 . Бибкод : 2023ApJ...951L...8A . дои : 10.3847/2041-8213/acdac6 . ISSN 2041-8205 .
- ^ Коллаборация НАНОГрав (29 июня 2023 г.). «Сосредоточьтесь на 15-летнем наборе данных NANOGrav и фоне гравитационных волн» . Письма астрофизического журнала .
