En simulering av kolliderande supermassiva binära svarta hål. Kredit:NASA.
Galaxer är värd för supermassiva svarta hål, som väger miljoner till miljarder gånger mer än solen. När galaxer kolliderar, par supermassiva svarta hål i deras centrum ligger också på kollisionskursen. Det kan ta miljontals år innan två svarta hål slår in i varandra. När avståndet mellan dem är tillräckligt litet, det binära svarta hålet börjar producera krusningar i rum-tid, som kallas gravitationsvågor.
Gravitationsvågor observerades första gången 2015, men de upptäcktes från mycket mindre svarta hål, som väger tiotals gånger solen. Gravitationsvågor från supermassiva svarta hål är fortfarande ett mysterium för forskare. Deras upptäckt skulle vara ovärderlig för att avgöra hur galaxer och stjärnor bildas och utvecklas, och hitta ursprunget till mörk materia.
En nyligen genomförd studie ledd av Dr. Boris Goncharov och professor Ryan Shannon – båda forskare från ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) – tog upp detta pussel. Med hjälp av de senaste uppgifterna från det australiensiska experimentet känt som Parkes Pulsar Timing Array, forskarna sökte efter dessa mystiska gravitationsvågor från supermassiva svarta hål.
Experimentet observerade radiopulsarer:extremt täta kollapsade kärnor av massiva superjättestjärnor (kallade neutronstjärnor) som pulserar ut radiovågor, som en fyrstråle. Tidpunkten för dessa pulser är extremt exakt, medan bakgrunden av gravitationsvågor framskrider och fördröjer pulsankomsttider i ett förutsagt mönster över himlen, med ungefär samma mängd i alla pulsarer. Forskarna rapporterar nu att ankomsttider för dessa radiovågor visar avvikelser med liknande egenskaper, som vi förväntar oss av gravitationsvågor. Dock, mer data behövs för att dra slutsatsen om radiovågens ankomsttider är korrelerade i alla pulsarer över himlen, som anses vara "rökningspistolen". Liknande resultat har också erhållits genom samarbeten baserade i Nordamerika och Europa. Dessa samarbeten, tillsammans med grupper baserade i Indien, Kina, och Sydafrika, kombinerar aktivt datamängder under International Pulsar Timing Array, för att förbättra skyltäckningen.
Begränsningar på interpulsära korrelationer erhållna av Goncharov et al. (2021), som röda sannolikhetskonturer, och den förväntade rumsliga korrelationen som skulle ha producerats av gravitationsvågsignalen från en ensemble av supermassiva svarta håls binärer. Kredit:ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery
Denna upptäckt anses vara en föregångare till detektion av gravitationsvågor från supermassiva svarta hål. Dock, Dr. Goncharov och hans kollegor påpekar att de observerade variationerna i radiovågornas ankomsttider också kan bero på pulsar-inneboende brus. Dr Goncharov sa:"För att ta reda på om den observerade "vanliga" driften har ett gravitationsvågsursprung, eller om gravitationsvågssignalen är djupare i bruset, vi måste fortsätta att arbeta med ny data från ett växande antal pulsar-timing-arrayer över hela världen."
