Η αστροφυσική κοινότητα βρίσκεται μπροστά σε μια κρίσιμη καμπή στην προσπάθειά της να χαρτογραφήσει τα πιο βίαια και μεγαλοπρεπή φαινόμενα του σύμπαντος. Μετά την ιστορική ανακάλυψη του «υπόβαθρου» των βαρυτικών κυμάτων – ενός συνεχούς βουητού που διαπερνά τον χωροχρόνο – οι ερευνητές στρέφουν τώρα την προσοχή τους από τη χορωδία στους σολίστες. Μια νέα μελέτη βασισμένη στα δεδομένα της κοινοπραξίας NANOGrav, αποκαλύπτει πως η τεχνολογία και οι μέθοδοι ανάλυσης έχουν πλέον ωριμάσει αρκετά ώστε να αρχίσουμε να αναζητούμε συγκεκριμένες πηγές: τα ζεύγη υπερμαζικών μαύρων τρυπών που ετοιμάζονται να συγχωνευθούν.
Από τον θόρυβο στη μελωδία
Μέχρι σήμερα, η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων χαμηλής συχνότητας θύμιζε την προσπάθεια να ακούσει κανείς μια συγκεκριμένη συζήτηση μέσα σε ένα κατάμεστο, θορυβώδες δωμάτιο. Γνωρίζαμε ότι ο θόρυβος υπάρχει, αλλά ήταν αδύνατο να ξεχωρίσουμε ποιος μιλάει. Η νέα έρευνα αλλάζει τα δεδομένα, εφαρμόζοντας για πρώτη φορά μια «στοχευμένη αναζήτηση» σε 114 συγκεκριμένους γαλαξίες που θεωρούνται ύποπτοι για τη φιλοξενία τέτοιων κοσμικών τεράτων.
Η ομάδα του NANOGrav χρησιμοποίησε δεδομένα 15 ετών, τα οποία βασίζονται στην παρατήρηση πάλσαρ (pulsars). Αυτά τα νεκρά άστρα λειτουργούν ως τα ακριβέστερα ρολόγια του Σύμπαντος, εκπέμποντας ραδιοκύματα με απίστευτη σταθερότητα. Όταν ένα βαρυτικό κύμα περνάει ανάμεσα στη Γη και σε ένα πάλσαρ, διαταράσσει ελαφρώς τον χρόνο άφιξης αυτών των σημάτων, επιτρέποντας στους επιστήμονες να εντοπίσουν την πηγή της διαταραχής.
Η περίπτωση του 3C 66B
Στο επίκεντρο της μελέτης βρέθηκε ο γαλαξίας 3C 66B, ένας από τους πιο ισχυρούς ραδιογαλαξίες στον ουρανό, ο οποίος αποτελούσε για χρόνια τον «υπ' αριθμόν ένα» ύποπτο για την ύπαρξη ενός διπλού συστήματος υπερμαζικών μαύρων τρυπών.
Αν και η ανάλυση δεν κατέληξε ακόμη σε μια οριστική ανίχνευση, τα αποτελέσματα είναι εξαιρετικά σημαντικά. Οι ερευνητές κατάφεραν να θέσουν αυστηρούς περιορισμούς, αποκλείοντας πολλά από τα σενάρια που είχαν προταθεί στο παρελθόν σχετικά με τη μάζα και την απόσταση των μαύρων τρυπών στο συγκεκριμένο σύστημα. Ουσιαστικά, η σιωπή των δεδομένων είναι από μόνη της είδηση: μας λέει τι δενυπάρχει εκεί έξω, επιτρέποντας στα μοντέλα μας να γίνουν πιο ακριβή.
Η εφαρμογή ηλεκτρομαγνητικών δεδομένων – δηλαδή πληροφοριών που έχουμε συλλέξει από τηλεσκόπια που βλέπουν φως, και όχι βαρύτητα – βοήθησε να βελτιωθεί η ευαισθησία της αναζήτησης κατά περίπου δύο φορές σε σχέση με τις τυφλές έρευνες σε όλο τον ουρανό.
Γιατί είναι σημαντική η τοποθεσία;
Η δυνατότητα εντοπισμού της ακριβούς θέσης μιας πηγής βαρυτικών κυμάτων είναι το «Ιερό Δισκοπότηρο» της σύγχρονης αστρονομίας. Όταν γνωρίζουμε πού ακριβώς συμβαίνει μια συγχώνευση, μπορούμε να στρέψουμε εκεί κάθε διαθέσιμο τηλεσκόπιο (οπτικό, ακτίνων Χ, ραδιοτηλεσκόπιο) και να παρατηρήσουμε το φαινόμενο σε όλο το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Αυτή η «πολυ-μηνυματική» αστρονομία είναι το κλειδί για να κατανοήσουμε πώς εξελίσσονται οι γαλαξίες και πώς οι μαύρες τρύπες στο κέντρο τους μεγαλώνουν σε δυσθεώρητα μεγέθη.
Η μελέτη έδειξε πως, παρόλο που δεν βρέθηκε ακόμη το «καπνισμένο όπλο» στους 114 στόχους, η μεθοδολογία λειτουργεί. Οι στατιστικές αναλύσεις έδειξαν ότι τα σήματα είναι προς το παρόν συμβατά με τον θόρυβο βάθους, αλλά η τεχνολογία είναι πλέον έτοιμη. Καθώς προστίθενται νέα δεδομένα και περισσότερα έτη παρατηρήσεων, είναι θέμα χρόνου πότε η «βελόνα» θα εμφανιστεί μέσα στα άχυρα.
Ο οδικός χάρτης για το μέλλον
Η δημοσίευση αποτελεί έναν οδικό χάρτη για το μέλλον, μιας και καθορίζει τα βήματα και τα τεστ εγκυρότητας που θα πρέπει να περάσει κάθε υποψήφιο σήμα στο μέλλον για να θεωρηθεί επιβεβαιωμένη ανακάλυψη.
Με τα τηλεσκόπια επόμενης γενιάς και τη συνεχή συλλογή δεδομένων από συστοιχίες πάλσαρ (PTAs), οι αστροφυσικοί αισιοδοξούν. Δεν ψάχνουμε πλέον στα τυφλά. Έχουμε τις συντεταγμένες, έχουμε τη μέθοδο και, όπως αποδεικνύεται, έχουμε την υπομονή να περιμένουμε το σήμα που θα επιβεβαιώσει ότι οι γίγαντες του Σύμπαντος χορεύουν τον τελευταίο τους χορό πριν γίνουν ένα.
