Wetenschappers uit de Verenigde Staten en Canada meldden dat ze tekenen van constante zwaartekrachtstraling konden detecteren die door het heelal reist en het weefsel van ruimte-tijd vervormt. De onderzoeksresultaten zijn gepubliceerd in The Astrophysical Journal Letters.
In 2017 ontvingen wetenschappers die een experiment uitvoerden met de naam Laser Interferometric Gravitational Wave Observatory (LIGO), de Nobelprijs voor de natuurkunde voor de allereerste directe detectie van zwaartekrachtsgolven door de samensmelting van twee zwarte gaten op ongeveer 1,3 miljard lichtjaar van de aarde. De golven die door deze botsing werden gegenereerd, schonden de zwaartekrachtgolfachtergrond van het heelal en bereikten de aarde.
Naast zulke eenmalige sterke verstoringen die astrofysici al hebben leren detecteren, is er de zogenaamde achtergrond van zwaartekrachtsgolven - een constante stroom zwaartekrachtstraling, die volgens de theorie constant de aarde spoelt.
Het is deze achtergrondstraling die wetenschappers van het Noord-Amerikaanse Nanohertz Gravitational Wave Observatory (NANOGrav)-project probeerden te detecteren. 13 jaar lang bestudeerden ze het licht van tientallen pulsars verspreid over onze melkweg, en gebruikten het als een enorm ruimteobservatorium om hints te vinden van een unieke zwaartekrachtrimpeling in het universum.
"We hebben een sterk signaal gevonden in onze dataset. We kunnen nog niet zeggen dat dit zwaartekrachtsgolven op de achtergrond zijn, maar ons doel komt dichterbij", citeerde de hoofdauteur van het nieuwe artikel, astrofysicus Joseph Simon, in een persbericht van de Universiteit van Colorado Boulder. Simon).
"Deze vroege hints van een zwaartekrachtgolfachtergrond suggereren dat superzware zwarte gaten inderdaad samensmelten, en dat we wiebelen in een zee van zwaartekrachtgolven van samensmeltende superzware zwarte gaten in sterrenstelsels in het heelal", zegt studie auteur Julie Comerford., assistent-professor bij de afdeling Astrofysica en Planetologie, Universiteit van Colorado.
NANOGrav wordt samengevoegd met nog twee projecten uit Europa en Australië tot één onderzoeksnetwerk, de International Pulsar Timing Array, dat voortdurend naar zwaartekrachtsgolven zoekt.
Volgens de auteurs is geen enkel ander observatorium in staat om zwaartekrachtsgolven op de achtergrond te detecteren, omdat ze gericht zijn op het zoeken naar eenmalige gebeurtenissen die enkele seconden duren.
"We zijn op zoek naar golven die jaren of decennia aanhouden", merkt Simon op. "Volgens de theorie veroorzaken fusies van sterrenstelsels en andere kosmologische gebeurtenissen een constante uitbarsting van enorme zwaartekrachtsgolven. Het duurt jaren of zelfs langer voor zo'n golf om langs de aarde te gaan. andere bestaande experimenten kunnen ze niet direct detecteren."
Om de achtergrondruis van de zwaartekracht te corrigeren, gebruikten NANOGrav-wetenschappers telescopen op de grond om pulsars te observeren - kosmische bronnen van knipperende pulsen, uitbarstingen van radio-emissie, waarvan de frequentie ongewijzigd blijft. Pulsars zijn te vergelijken met galactische vuurtorens die constant op dezelfde plek staan.
Passerende zwaartekrachtgolven veranderen het stabiele lichtpatroon dat afkomstig is van pulsars, waardoor de relatieve afstanden die deze stralen door de ruimte afleggen groter of kleiner worden. Met andere woorden, wetenschappers kunnen theoretisch de achtergrond van zwaartekrachtgolven detecteren door gecorreleerde veranderingen in het tijdstip van aankomst van pulsarstraling op aarde te volgen.
De taak van de wetenschappers was om zo lang mogelijk en zoveel mogelijk pulsars te observeren. Tot op heden worden al enkele jaren gegevens verzameld over 45 pulsars.
"Het vermogen om de achtergrond van zwaartekrachtsgolven te detecteren is een enorme, maar slechts de eerste stap", benadrukt Simon. "Stap twee is om te bepalen wat deze golven veroorzaakt en erachter te komen wat ze ons kunnen vertellen over het universum."
Een analyse van de waarnemingen toonde aan dat het licht dat uit de pulsars komt, wordt beïnvloed door een algemeen achtergrondproces. Onderzoekers weten nog niet precies wat de signaalafwijking veroorzaakt.
