Schnell rotierende Neutronensterne könnten kontinuierliche Gravitationswellen „summen“. Bildnachweis: K. Wette
Erinnern Sie sich an die Tage vor der Arbeit von zu Hause aus? Es ist Montagmorgen, Sie kommen zu spät, um dem Verkehr zu entgehen, und Sie können Ihre Autoschlüssel nicht finden. Wie geht's? Sie könnten versuchen, von Raum zu Raum zu gehen und dabei jede flache Oberfläche im Auge zu behalten, in der Hoffnung, die fehlenden Schlüssel zu entdecken. Dies setzt natürlich voraus, dass sie irgendwo in Sichtweite sind; Wenn sie unter einer Zeitung versteckt sind oder hinter das Sofa fallen, werden Sie sie nie entdecken. Oder Sie sind vielleicht so überzeugt, dass Sie die Schlüssel zuletzt in der Küche gesehen haben und search für sie da: in jedem Schrank, in der Mikrowelle, in der Spülmaschine, auf der Rückseite des Kühlschranks usw. Wenn Sie sie natürlich auf Ihrem Nachttisch liegen lassen, ist das Umkippen der Küche zum Scheitern verurteilt. Welches ist also die beste Strategie?
Wissenschaftler stehen bei der Jagd vor einem ähnlichen Rätsel Gravitationswellen– Wellen im Gewebe von Raum und Zeit – von schnell rotierenden Neutronensternen. Diese Sterne sind die dichtesten Objekte im Universum und geben, sofern sie nicht perfekt kugelförmig sind, ein sehr schwaches „Brummen“ kontinuierlicher Gravitationswellen ab. Das Hören dieses „Brummens“ würde es Wissenschaftlern ermöglichen, tief in a zu blicken Neutronenstern und entdecken Sie seine Geheimnisse, die neue Einblicke in die extremsten Zustände der Materie gewähren. Unsere sehr empfindlichen „Ohren“ – vier Kilometer große Detektoren mit leistungsstarken Lasern – haben jedoch noch nichts gehört.
Ein Teil der Herausforderung besteht darin, dass sich die Wissenschaftler ebenso wie die fehlenden Schlüssel nicht sicher sind, welche Suchstrategie am besten geeignet ist. Die meisten früheren Studien haben den „Raum-zu-Raum“-Ansatz gewählt und versucht, kontinuierliche Gravitationswellen an so vielen verschiedenen Orten wie möglich zu finden. Aber das bedeutet, dass Sie nur eine begrenzte Zeit damit verbringen können, an einem Ort auf das verräterische „Brummen“ zu lauschen – genauso wie Sie nur eine begrenzte Zeit damit verbringen können, auf Ihren Couchtisch zu starren und zu versuchen, eine Schlüsselform zu erkennen Objekt. Und da das „Brummen“ sehr leise ist, besteht eine gute Chance, dass Sie es nicht einmal hören werden.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie Körperliche Überprüfung D, ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Postdoktorand Karl Wette vom ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) an der Australische Nationale UniversitätSie versuchte es mit dem "Wo könnten sie sonst sein als in der Küche?" sich nähern.
Wette erklärt: „Wir haben eine fundierte Vermutung an einem bestimmten Ort angenommen, an dem sich kontinuierliche Gravitationswellen befinden könnten, teilweise basierend auf dem, was wir bereits über Pulsare wissen – sie sind wie Neutronensterne, senden aber Radiowellen anstelle von kontinuierlichen Gravitationswellen aus. Wir stellten die Hypothese auf, dass es in der Nähe kontinuierliche Gravitationswellen geben würde Presse Radiowellen." Genauso wie zu vermuten, dass Ihre fehlenden Schlüssel wahrscheinlich in der Nähe Ihrer Handtasche oder Brieftasche sein werden.
Unter Verwendung vorhandener Beobachtungsdaten verbrachte das Team viel Zeit damit, an diesem Ort zu suchen (fast 6000 Tage Computerzeit!) und aufmerksam auf dieses schwache „Brummen“ zu lauschen. Sie verwendeten auch Grafikverarbeitungseinheiten – spezialisierte Elektronik, die normalerweise für Computerspiele verwendet wird – um ihre Algorithmen superschnell laufen zu lassen.
„Unsere Suche war deutlich sensibler als jede vorherige Suche nach diesem Ort“, sagt Wette. „Leider haben wir nichts gehört, also war unsere Vermutung diesmal falsch. Es ist vorerst zurück zum Reißbrett, aber wir werden weiter zuhören.“
Referenz: „Tiefe Erforschung kontinuierlicher Gravitationswellen bei 171–172 Hz in LIGO zweite Beobachtungslaufdaten“ von Karl Wette, Liam Dunn, Patrick Clearwater und Andrew Melatos, 23. März 2021, Körperliche Überprüfung D.
DOI: 10.1103/PhysRevD.103.083020
