天文学者は初めて、宇宙の背景のハムを聞いた

重力波について私たちが知っていることに基づいて、宇宙はそれらでいっぱいでなければなりません。衝突するブラックホールまたは中性子星のすべてのペア、コアが崩壊するすべての超新星、さらにはビッグバン自体が、時空に響く波紋を引き起こしたはずです。

時間が経つにつれて、これらの波は弱まり、見つけるのは困難になりますが、それらはすべて、重力波の背景と呼ばれる、私たちの宇宙を貫通する共鳴する「ランブル」として予測されます。そして、おそらく私たちはその最初のヒントを得ただけです。

重力波の背景は、私たちの宇宙の歴史を通して大規模なイベントの後に残されたリンギングのようなものと考えることができます-宇宙の理解には非常に貴重ですが、検出するのは非常に困難です。

コロラドボルダー大学の天体物理学者ジョセフサイモンとNANOGravの従業員は、このような強い信号を見るのは非常に興味深いことです。

ただし、探している重力波信号は観測期間全体をカバーしているため、ノイズを慎重に排除する必要があります。これにより、既知のノイズ源を完全に除外できる非常に興味深い場所になりますが、信号が実際に重力波から来ているかどうかはまだわかりません。このためには、より多くのデータが必要です。

それにもかかわらず、科学界は喜んでいます。チームのプレプリントが昨年9月にarXivに投稿されて以来、この調査を引用する記事は80を超えています。

国際チームは、科学者の発見を反証または確認するために、データの分析に懸命に取り組んできました。信号が本物であることが判明した場合、それは重力波天文学のまったく新しい段階を開く可能性があります-または私たちにとって完全に新しい天体物理学的現象を開く可能性があります。

信号は、パルサーと呼ばれる死んだ星の観測から来ています。これらは、極から電波を放出し、ミリ秒の速度で回転するように配向された中性子星です。

これらのフレアはタイミングが非常に正確です。つまり、パルサーは間違いなく宇宙で最も有用な星です。それらの脈動の変化は、ナビゲーション、星間媒体の探索、重力の研究に使用できます。そして、重力波の発見以来、天文学者はそれらを探すために使用されてきました。

これは、重力波が通過するときに時空間を歪めるためです。時空は、理論的には、パルサーによって放出される無線パルスのタイミングをかなり変更する必要があります。

[重力波]の背景は、パルサーと地球の間の時空で伸び縮みし、パルサー信号が重力波がなかった場合よりも少し遅れて（伸びて）または早く（崩壊して）到着するようにします—天体物理学者ライアンシャノンスウィンバーン工科大学から。

不規則なビートを持つ1つのパルサーは、必ずしも多くを意味するわけではありません。しかし、パルサーのグループ全体が時間変化の相関パターンを示した場合、これは重力波の背景を示している可能性があります。

このパルサーのセットはパルサーテンポラルアレイとして知られており、これはNANOGravチームが観察したものです-ミルキーウェイで最も安定したミリ秒パルサーの45個。

彼らは、重力波の背景を確認するための信号を完全には見つけられませんでした。

しかし、彼らは何かを見つけました。シャノンが説明した「通常のノイズ」信号は、パルサーごとに異なりますが、毎回同じ特性を示します。これらの逸脱は、13年間の観察期間にわたって数百ナノ秒の変動をもたらしたとサイモンは述べた。

この信号をトリガーできるものは他にもあります。たとえば、パルサー同期アレイは、加速していない基準フレームから分析する必要があります。つまり、データは、地球ではなく、ベイリーセンターと呼ばれるソーラーシステムの中心に転送する必要があります。

バリーセンターが不正確に計算されている場合（ソーラーシステム内のすべての移動オブジェクトの質量の中心であるため、思ったよりも難しい）、誤った信号を受信する可能性があります。昨年、NANOGravチームは、ソーラーシステムのバリーセンターを100メートル以内に計算したと発表しました。

この不一致が彼らが検出した信号の原因である可能性はまだあり、それを修正するためにさらに作業を行う必要があります。

なぜなら、信号が実際にブーンという共鳴重力波から来ている場合、それは大きな問題になるでしょう。なぜなら、超大規模なブラックホール（SMBH）がこれらの背景重力波の発生源である可能性が高いからです。

重力波は、ブラックホールの衝突など、電磁的に検出できない現象を示しているため、超大規模なブラックホールが融合できないことを示唆する最新のパーセック問題のような謎を解き、銀河の進化をよりよく理解するのに役立ちます。と成長。

将来的には、ビッグバンの直後に発生した重力波を検出できるようになるかもしれません。これにより、初期の宇宙へのユニークな窓が得られます。

明確にするために、この点に到達する前に行われるべき多くの科学的研究があります。

シャノン氏によると、これはナノヘルツの重力波を検出するための最初のステップとなる可能性があるという。結果を過大評価しないように、一般の人々や科学者に警告したいと思います。来年か2年以内に、信号の性質の証拠があると思います。

他のチームも、パルサー同期アレイを使用して重力波を検出することに取り組んでいます。 OzGravはParkesPulsar Timing Arrayの一部であり、14年前のデータセットの分析をまもなくリリースします。

このグループの研究は、The Astrophysical JournalLettersに掲載されています。