Grabitazio-uhinen atzeko planoa (GWB): Aurrerapena zuzeneko detekzioan

Grabitazio-uhinak zuzenean detektatu ziren lehen aldiz 2015ean, Einsteinen Erlatibitatearen Teoria Orokorrak 1916an mende bat iragarri ondoren. Baina, unibertso osoan dagoela uste den Grabitazio -uhinen Atzeko Plano (GWB) jarraitua eta maiztasun baxukoa, orain arte ez da zuzenean detektatu. Ipar Amerikako Nanohertz Behatokiko (NANOGrav) ikertzaileek duela gutxi jakinarazi dute maiztasun baxuko seinale bat detektatu dutela, eta hori "Grabitazio-uhinen Atzeko Plano (GWB)" izan daitekeela.

Einsteinek 1916an proposatutako erlatibitatearen teoria orokorrak aurreikusten du supernobak edo zulo beltzen fusioak bezalako gertaera kosmiko handiek Unibertsoan zehar hedatzen diren grabitazio-uhinak sortuko dituztela . Lurra etengabe norabide guztietatik datozen grabitazio-uhinez blai egon beharko litzateke , baina hauek ez dira detektatzen Lurrera iristen direnerako oso ahulak bihurtzen direlako. Mende bat inguru behar izan zen grabitazio-uhinak zuzenean detektatzeko, 2015ean LIGO-Virgo taldeak Lurretik 1.3 milioi argi-urteko distantziara dauden bi zulo beltzen fusioak sortutako grabitazio-uhinak detektatzen arrakasta izan zuen arte ⁽¹⁾ . Horrek esan nahi zuen detektatutako uhinek duela 1.3 milioi urte inguru gertatu zen gertaera kosmikoari buruzko informazioa ematen zutela.

2015ean lehen detekzioaz geroztik, grabitazio-uhin kopuru handia erregistratu da gaur egun arte. Gehienak bi zulo beltzen bat-egitearen ondorio ziren , gutxi batzuk bi neutroi izarren talkaren ondorio ^{(2) . Orain arte detektatutako} grabitazio-uhin guztiak episodikoak izan dira, zulo beltz edo neutroi izarren bikote binarioek elkarren artean espiralean eta bat egitearen edo talka egitearen ondorioz sortuak ⁽³⁾ , eta maiztasun handikoak eta uhin-luzera laburrekoak ziren (milisegundoetan).

Hala ere, unibertsoan grabitazio-uhinen iturri ugari egoteko aukera dagoenez, unibertso osoko grabitazio -uhin asko etengabe igaro daitezke Lurra zeharkatuz, atzeko plano edo zarata bat osatuz. Hau jarraitua, ausazkoa eta maiztasun baxuko uhin txikikoa izan beharko litzateke. Kalkulatzen da zati bat Big Bang-etik sortu zela. Grabitazio -uhinen atzeko planoa (GWB) deritzona, hau ez da orain arte detektatu ⁽³⁾.

Baina aurrerapen baten atarian egon gaitezke: Ipar Amerikako Nanohertz Behatokiko (NANOGrav) Grabitazio Uhinen Behatokiko ikertzaileek maiztasun baxuko seinale bat detektatu dutela jakinarazi dute, eta hori "Grabitazio Uhinen Hondoa (GWB)" izan daiteke ^(4,5,6).

LIGO-virgo taldeak zulo beltz bikote indibidualetatik grabitazio-uhinak detektatu zituen bitartean , NANOGrav taldeak unibertsoko zulo beltz ugarik denbora luzez sortutako grabitazio-uhin iraunkorrak, zarata itxurakoak eta "konbinatuak" bilatu ditu . Arreta "grabitazio-uhinen espektroaren" beste muturrean dagoen "uhin-luzera oso luzeko" grabitazio - uhinean jarri da.

Argia eta beste erradiazio elektromagnetikoak ez bezala, grabitazio-uhinak ezin dira teleskopio batekin zuzenean behatu.  

NANOGrav taldeak milisegundoko pulsarrak (MSP) aukeratu zituen, oso azkar biratzen direnak eta epe luzerako egonkortasuna dutenak. Pultsadore hauetatik datorren argi-eredu egonkorra dago, eta grabitazio-uhinak aldatu beharko luke. Ideia zen ultraegonkor diren milisegundoko pulsar (MSP) multzo bat behatzea eta monitorizatzea, seinaleak Lurrera iristeko denboran dauden aldaketa korrelazionatuak ikusteko, eta horrela gure galaxian " galaxia baten tamainako" grabitazio-uhinen detektagailu bat sortzeko . Taldeak pulsar denbora-multzo bat sortu zuen 47 pulsar aztertuz. Areciboko Behatokia eta Green Bank Teleskopioa izan ziren neurketetarako erabilitako irrati- teleskopioak.

Orain arte lortutako datu multzoak 47 MSP eta 12.5 urte baino gehiagoko behaketak biltzen ditu. Horren arabera, ezin da GWB zuzeneko detekzio erabakigarria frogatu, nahiz eta detektatu diren maiztasun baxuko seinaleek hori asko adierazten duten. Agian, hurrengo urratsa pulsar gehiago sartzea izango litzateke array-an eta denbora luzeagoan aztertzea sentikortasuna hobetzeko.  

Unibertsoa aztertzeko , zientzialariek erradiazio elektromagnetikoen menpe zeuden soilik, hala nola argia, X izpiak, irrati- uhinak, etab. Erradiazio elektromagnetikoarekin guztiz loturarik ez zuenez, 2015ean grabitazio-uhinen detekzioak aukera berri bat ireki zien zientzialariei zeruko gorputzak aztertzeko eta unibertsoa ulertzeko , batez ere astronomo elektromagnetikoentzat ikusezinak diren zeruko gertaerak ulertzeko. Gainera, erradiazio elektromagnetikoa ez bezala, grabitazio-uhinek ez dute materiarekin elkarreragiten, beraz, ia oztoporik gabe bidaiatzen dute beren jatorriari eta iturriari buruzko informazioa inolako distortsiorik gabe eramanez. ⁽³⁾

Grabitazio-uhinen hondoa (GWB) detektatzeak aukera gehiago zabalduko luke. Big Bang-etik sortutako uhinak detektatzea ere posible izan daiteke, eta horrek unibertsoaren jatorria hobeto ulertzen lagun diezaguke.

***

DOI: https://doi.org/10.29198/scieu/2101121

***

References:  

1. Castelvecchi D. eta Witze A.,2016. Einsteinen grabitazio-uhinak aurkitu dira azkenean. Nature News 11ko otsailaren 2016n. DOI: https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D., 2020. Grabitazio-uhinen 50 gertakariek Unibertsoari buruz erakusten dutena. Nature News 30ko urriaren 2020ean argitaratua. DOI: https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021. Grabitazio-uhinen iturriak eta motak. Sarean eskuragarri https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12eko urtarrilaren 2021ean sartu zen. 

4. NANOGrav Collaboration, 2021. NANOGrav-ek maiztasun baxuko uhin grabitatorioen atzealdearen "lehen iradokizunak" aurkitu ditu. Sarean eskuragarri http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12eko urtarrilaren 2021an sartu zen 

5. NANOGrav Collaboration 2021. Prentsaurrekoa - Grabitazio-uhinen atzeko planoa bilatzen NANOGrav Datuen 12.5 urtetan. 11eko urtarrilaren 2021. Interneten eskuragarri http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 urteko datu multzoa: Grabitazio-uhin estokastiko isotropiko baten atzealdea bilatu. The Astrophysical Journal Letters, 905. liburukia, 2. zenbakia. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

***