NANOGrav ( North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves ) on tähtitieteilijöiden yhteenliittymä [1] , joka havaitsee gravitaatioaallot tarkkailemalla millisekunnin pulsareita Green Bankin ja Arecibon radioteleskooppien avulla . Projekti toteutetaan yhteistyössä kansainvälisten kumppanien kanssa PPTA :ssa (Parkes Pulsar Timing Array) Australiassa ja EPTA :ssa (European Pulsar Timing Array) osana IPTA (International Pulsar Timing Array) konsortiota.
Gravitaatioaallot ovat tärkeä ennuste Einsteinin yleiselle suhteellisuusteorialle . Niiden oletetaan olevan seurausta aineen siirtymisestä, varhaisen universumin vaihteluista ja aika-avaruuden dynamiikasta sellaisenaan. Pulsarit ovat nopeasti pyöriviä neutronitähtiä , joilla on voimakas magneettikenttä ja jotka muodostuvat supernovaräjähdyksen yhteydessä . Niitä käytetään korkean tarkkuuden kelloina eri astrofysiikan aloilla, mukaan lukien taivaan mekaniikka, neutronitähtien seismologia, voimakkaiden gravitaatiokenttien tutkimukset ja galaktinen tähtitiede.
Ajatuksen käyttää pulsareita gravitaatioaallonilmaisimina ehdotti alun perin M.V. Sazhin [2] ja S.L. Detweiler [3] 1970-luvun lopulla. Ajatuksena on pitää aurinkokunnan barycenter ja kaukainen pulsaari kuvitteellisen vivun vastakkaisina päinä avaruudessa. Pulsari toimii referenssikellona varren toisessa päässä lähettäen säännöllisiä signaaleja, jotka maapallon tarkkailija poimii . Gravitaatioaaltojen kulku häiritsee paikallista aika-avaruusmetriikkaa ja johtaa muutoksiin havaitun pulsarin pyörimistaajuudessa.
Hellings ja Downes [4] laajensivat tämän ajatuksen myöhemmin pulsariryhmään ja havaitsivat, että gravitaatioaaltojen stokastinen tausta tuottaa korreloivan signaalin eri kulmaetäisyyksille. Tämän tutkimuksen tulosten tarkkuutta rajoittaa ryhmässä olevien pulsarien tarkkuus ja taajuuden vakaus. Ensimmäisen millisekunnin pulsarin löytämisen jälkeen vuonna 1982 Foster ja Becker [5] olivat ensimmäisten tähtitieteilijöiden joukossa, jotka saavuttivat merkittävän lisäyksen herkkyydessä gravitaatioaaltojen havaitsemisessa soveltamalla Hellings-Downs-analyysiä joukkoon erittäin vakaita millisekunnin pulsareita.
Viimeisen vuosikymmenen aikana, kun modernit digitaaliset tiedonkeruujärjestelmät, uudet radioteleskoopit ja vastaanottojärjestelmät syntyivät ja monia uusia pulsareita löydettiin, on saavutettu merkittävä parannus pulsariaikahilajärjestelmien herkkyydessä gravitaatioaalloille. Vuoden 2010 Hobbs Groupin tutkimuksessa [6] esitetään yhteenveto kansainvälisen yhteisön nykyisestä suorituksesta. Demorest-ryhmän vuoden 2013 tutkimus [7] sisältää viiden vuoden ajalta kerätyt tiedot, niiden analyysin ja stokastisen gravitaatioaallon taustan nykyisen ylärajan.
NANOGravin tutkimustoimintaa tukee NSERC Kanadassa, NSF ja RCSA Yhdysvalloissa. NSF myönsi äskettäin 6,8 miljoonan dollarin apurahan NANOGravin tutkijoille PIRE-ohjelman (Partnerships for International Research and Education) kautta. Äskettäisessä tähtitieteen ja astrofysiikan vuosikymmenen katsauksessaan National Academies of Sciences nimesi NANOGravin kahdeksan keskitason astrofysiikan hankkeen joukkoon, joita suositeltiin ensisijaisesti rahoitettavaksi seuraavalla vuosikymmenellä.
| Gravitaatioaaltojen tähtitiede : ilmaisimet ja teleskoopit | ||
|---|---|---|
| Maanalainen interferometrinen (toimiva) |
| |
| Maadoitettu interferometrinen (toimiva) | ||
| Maadoita muut (toimii) | ||
| Maa (suunniteltu) | ||
| Tila (suunniteltu) | LISA | |
| historiallinen |
| |
| Tietojen analysointi | einstein@home | |
| Signaalit ( lista ) | ||