Fale grawitacyjne to nic innego jak zmarszczki czasoprzestrzeni generowane m.in. w zderzeniach masywnych obiektów, takich jak czarne dziury, supermasywne czarne dziury, czy też gwiazdy neutronowe. Choć jesteśmy w stanie wykrywać już część zakresu częstotliwości fal grawitacyjnych, to naukowcy wiedzą, że skala takich sygnałów jest znacznie szersza.
Starając się rozszerzyć zakres wykrywalnych fal grawitacyjnych, naukowcy opracowali zupełnie nowatorską metodę poszukiwania takich sygnałów o niespotykanie dotąd niskich częstotliwościach. To właśnie w tym zakresie można będzie badać najwcześniejsze fazy procesu łączenia się supermasywnych czarnych dziur.
O czym tutaj mówimy? Naukowcy skupili się na poszukiwaniu fal grawitacyjnych o tak niskiej częstotliwości, że oscylują one zaledwie raz na tysiąc lat. Jak dotąd fale grawitacyjne o najniższej częstotliwości oscylowały raz na dziesięć lat, a więc wciąż sto razy częściej.
Fale grawitacyjne o tak niskiej częstotliwości docierają do nas z najodleglejszych zakątków wszechświata. Musimy zatem mieć świadomość, że ściskając i rozciągając przestrzeń, wpływają one z naszej perspektywy na sposób, w jaki dociera do nas światło od odległych źródeł.
Czytaj także: W całym wszechświecie słychać szum. Naukowcy dokonali czegoś niesamowitego
Analizując docierające do Ziemi fale grawitacyjne, naukowcy przyglądają się zarówno ich amplitudzie, jak i częstotliwości. To właśnie w tych danych zawarte są informacje o ich pochodzeniu oraz wieku. Można jednak zadać pytanie o to, w jaki sposób da się wykryć fale grawitacyjne o tak ekstremalnie niskiej częstotliwości.
Odpowiedź leży w szczegółowej analizie promieniowania docierającego do nas z odległych pulsarów. Co do zasady te szybko wirujące gwiazdy neutronowe emitują fale radiowe w bardzo regularnych odstępach czasu. Naukowcy postanowili sprawdzić, czy analizując odstępy między kolejnymi impulsami, nie będą w stanie wykryć spowolnienia, za które mógłby odpowiadać swoisty dryf na niezwykle rozciągniętej fali grawitacyjnej.
Analiza zebranych danych wykazała, że zmiana częstotliwości impulsów badanych pulsarów zgadza się z falą grawitacyjną o niskiej częstotliwości, która zgadza się z teoretycznymi przewidywaniami fal grawitacyjnych emitowanych przez opadające ku sobie po spirali supermasywne czarne dziury.
Czytaj także: Zapisane w grawitacji. Fale grawitacyjne pomagają astronomom badać kosmos
To naprawdę imponujące odkrycie zważając na to, że naukowcom udało się zejść do poziomu częstotliwości fal grawitacyjnych rzędu 10 pikoherców, czyli sto razy niższego do nanohercowych fal odkrywanych dotychczas. Warto tutaj zwrócić uwagę na fakt, że jak na razie nie wiadomo, co jest źródłem zarówno jednych, jak i drugich fal. Naukowcy podejrzewali, że nanohercowe fale grawitacyjne emitowane są w procesie łączenia dwóch masywnych czarnych dziur lub w niszczących wydarzeniach na początku wszechświata.
Możliwe, że teraz mając do czynienia z falami nanohercowymi i pikohercowymi uda się te dwie teorie rozdzielić i przyporządkować każde z tych zdarzeń do konkretnych fal. Naukowcy zwracają uwagę na fakt, że odkrycia dokonano w danych pochodzących z lat 2014-2015. Od tego czasu obserwacji pulsarów było znacznie więcej, a więc materiału do dalszych analiz jest znacznie więcej. Możemy zatem spodziewać się, że w najbliższych latach będziemy świadkami kolejnych odkryć.