Международная система синхронизации пульсаров
Международная система синхронизации пульсаров ( IPTA ) — это межинституциональное сотрудничество с участием нескольких телескопов. [1] в состав которого входят Европейская система синхронизации пульсаров (EPTA), Североамериканская наногерцовая обсерватория гравитационных волн (NANOGrav), Система синхронизации пульсаров Паркса (PPTA) в Австралии и Индийский проект системы синхронизации пульсаров (InPTA). [2] [3] ). Целью IPTA является обнаружение сверхнизкочастотных гравитационных волн , возникающих, например, в результате слияния сверхмассивных черных дыр , с использованием массива примерно из 30 пульсаров . Эту цель разделяют все участвующие учреждения, но все они признали, что их цель будет достигнута быстрее при объединении их соответствующих усилий и ресурсов.
Есть также аффилированные наблюдатели из других временных массивов, которые планируют в конечном итоге присоединиться.
Обзор [ править ]
Основной эксперимент использует предсказуемость времени прихода (TOA) импульсов от миллисекундных пульсаров (MSP) и использует их в качестве системы галактических часов. Помехи в часах можно будет измерить на Земле. Возмущение от проходящей гравитационной волны будет иметь особую сигнатуру во всем ансамбле пульсаров и, таким образом, будет обнаружено.
Эксперимент аналогичен наземным интерферометрическим детекторам, таким как LIGO и VIRGO , где время полета лазерного луча измеряется по определенной траектории и сравнивается со временем полета по ортогонально ориентированной траектории. Вместо времени пролета лазерного луча ИПТА измеряет время пролета электромагнитного импульса от пульсара. Вместо рукавов в 4 км, как в случае с LIGO, «рукава» IPTA составляют тысячи световых лет — расстояние между пульсарами и Землей. Каждый из PTA посещает примерно 20 MSP каждый месяц. Из-за значительного перекрытия между совместными работами общее количество MSP, синхронизированных IPTA, и, следовательно, количество «плечей» в детекторе составляет примерно 30.
Эти различия между IPTA и наземными интерферометрами позволяют им исследовать совершенно другой диапазон частот гравитационных волн и, следовательно, другую категорию источников. В то время как наземные детекторы чувствительны к десяткам и тысячам Гц, IPTA чувствителен к десяткам и сотням микроГерц. Ожидается, что основным источником гравитационных волн в этом диапазоне будут двойные слияния сверхмассивных черных дыр с миллиардами солнечных масс, которых, как считается, много во Вселенной в центрах галактик, в результате предыдущих слияний этих галактик.
Ресурсы IPTA значительны. EPTA использует большое количество времени на пяти европейских телескопах 100-метрового класса: телескопе Ловелла в Англии, 100-метровом радиотелескопе Эффельсберга в Германии, радиотелескопе Сардинии в Италии, радиотелескопе Вестерборк-Синтез в Нидерландах и Радиотелескоп Нансай во Франции. Вместе эти пять телескопов составляют Большую европейскую решетку пульсаров (LEAP), в которой они работают вместе как единый телескоп 300-метрового класса. НАНОГрав использует около 1 дня в месяц времени на 100-метровом телескопе Грин-Бэнк , а до его распада — 0,5 дня в месяц на 300-метровой обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико. PPTA использует несколько дней в месяц на 64-метровом радиотелескопе Паркс в Австралии.
Время пульсара было присвоено первое место в категории «среднего размера» по приоритетам группы по астрофизике частиц и гравитации Десятилетнего обзора Astro2010 , спонсируемого Национальной академией наук США. [4]
IPTA координируется и консультируется Руководящим комитетом IPTA, комитетом из семи членов, в который входят по два представителя от каждого из трех членов консорциума IPTA плюс бывший председатель. В настоящее время в состав комитета входят Ричард Манчестер (нынешний председатель CSIRO по астрономии и космическим наукам; PPTA), Виллем ван Стратен ( Технологический университет Суинберна ; PPTA), Скотт Рэнсом ( Национальная радиоастрономическая обсерватория ; NANOGrav), Ингрид Стэйрс ( Университет Британской Колумбии). ; NANOGrav), Бен Стэпперс ( Центр астрофизики Джодрелла Бэнка ; EPTA), Жиль Теро ( Орлеанский университет ; EPTA) и Андреа Ломмен (бывший председатель Колледжа Франклина и Маршалла ). Каждый из трех членов консорциума также является членом Международного комитета по гравитационным волнам , консультативного совета, состоящего из лидеров экспериментов с гравитационными волнами со всего мира.
Публикация данных [ править ]
- Первый выпуск данных IPTA состоялся 12 февраля 2016 года, который обеспечил ограничение амплитуды гравитационного фона в 2 сигмы . [5]
- Второй выпуск данных, состоявшийся 10 сентября 2019 года, привел к обнаружению ожидаемого фона красного шума , но не к обнаружению каких-либо слияний сверхмассивных черных дыр. [6] [7]
Ссылки [ править ]
- ^ Хоббс, Г.; и другие. (2010). «Проект Международного проекта Pulsar Timing Array: использование пульсаров в качестве детектора гравитационных волн». Сорт. Квантовая гравитация. 27 (8): 084013. arXiv : 0911.5206 . Бибкод : 2010CQGra..27h4013H . дои : 10.1088/0264-9381/27/8/084013 . S2CID 56073764 . 084013.
- ^ Джоши, Бхал Чандра; Гопакумар, Ачамвиду; Пандиан, Арул; Прабу, Тиагарадж; Дей, Ланкешвар; Багчи, Манджари; Десаи, Шантану; Тарафдар, Пратик; Рана, Прерна; Маан, Йогеш; БАТРА, Нилам Дханда; Гиргаонкар, Рагхав; Агарвал, Никита; Арумугам, Парамасиван; Басу, Авишек (08.12.2022). «Астрономия наногерцовых гравитационных волн в эпоху SKA: взгляд InPTA» . Журнал астрофизики и астрономии . 43 (2): 98. arXiv : 2207.06461 . Бибкод : 2022JApA...43...98J . дои : 10.1007/s12036-022-09869-w . ISSN 0973-7758 . S2CID 250526806 .
- ^ Тарафдар, Пратик; Ноблсон, К.; Рана, Прерна; Сингха, Джайкхомба; Кришнакумар, Массачусетс; Джоши, Бхал Чандра; Палади, Авинаш Кумар; Кольхе, Нил; Батра, Нилам Дханда; Агарвал, Никита; Батула, Адарш; Дандапат, Субхаджит; Десаи, Шантану; Дей, Ланкешвар; Хисано, Шинноске (январь 2022 г.). «Индийская система синхронизации пульсаров: первый выпуск данных» . Публикации Астрономического общества Австралии . 39 : е053. arXiv : 2206.09289 . Бибкод : 2022PASA...39...53T . дои : 10.1017/pasa.2022.46 . ISSN 1323-3580 . S2CID 249889663 .
- ^ Национальный исследовательский совет Национальной академии наук (2011 г.). Доклады экспертной группы — «Новые миры, новые горизонты в астрономии и астрофизике» . Вашингтон, округ Колумбия: Издательство национальных академий . ISBN 978-0-309-15962-3 .
- ^ Вербист, JPW; Лентати, Л.; Хоббс, Г.; ван Хаастерен, Р.; Деморест, ПБ; Янссен, Г.Х.; Ван, Ж.-Б.; Девинь, Г.; Кабальеро, Р.Н.; Кейт, MJ; Чемпион, диджей; Арзуманян З.; Бабак, С.; Басса, КГ; Бхат, НДР; Брейзер, А.; Брем, П.; Бургай, М.; Берк-Сполаор, С.; Чемберлин, С.Дж.; Чаттерджи, С.; Кристи, Б.; Коньяр, И.; Кордес, Дж. М.; Дай, С.; Дольч, Т.; Эллис, Дж.А.; Фердман, Р.Д.; Фонсека, Э.; и другие. (2016). «Международная система синхронизации пульсаров: первый выпуск данных». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 458 (2): 1267–1288. arXiv : 1602.03640 . Бибкод : 2016MNRAS.458.1267V . дои : 10.1093/mnras/stw347 . S2CID 4684500 .
- ^ Перера, BBP; и другие. (21 декабря 2019 г.). «Международная система синхронизации пульсаров: второй выпуск данных». Ежемесячные уведомления Королевского астрономического общества . 490 (4): 4666–4687. arXiv : 1909.04534 . дои : 10.1093/mnras/stz2857 . ISSN 0035-8711 .
- ^ Кастельвекки, Давиде (27 января 2022 г.). «Астрономы приближаются к новому способу обнаружения гравитационных волн» . Природа . 602 (7896): 194–195. Бибкод : 2022Natur.602..194C . дои : 10.1038/d41586-022-00170-y . ПМИД 35087253 . S2CID 246360299 .