Гравітаційні хвилі досліджували за допомогою багаторічного аналізу мілісекундних пульсарів.
Дослідники колаборації NANOGrav (Північноамериканської наногерцевої обсерваторії гравітаційних хвиль) представили результати 15 років спостережень за мілісекундними пульсарами Чумацького Шляху. Аналіз показав, що на їх ритми впливає розтягнення і стиснення простору-часу довгохвильовими гравітаційними хвилями.
Обертання парних чорних дір перед злиттям викликає коливання простору-часу. Такі злиття протягом 13,8 млрд років існування Всесвіту породжували гравітаційні хвилі, які накладаються один на одного, як брижі від жмені камінчиків, кинутих в ставок, створюючи фоновий гул, пояснюють вчені.
Оскільки довжина хвилі цих гравітаційних хвиль вимірюється у світлових роках, для їх виявлення потрібна була решітка антен розміром з галактику. Дослідники проекту NANOGrav використовували в якості такого телескопа безліч мілісекундних пульсарів — швидко обертових нейтронних зірок. Радіосигнал від таких зірок з невідомих причин надходить на Землю з частотою в десяті частки мілісекунди.
Астрономи протягом 15 років відстежували 68 таких пульсарів, розкиданих в різних ділянках неба. Довгостроковий аналіз зміни ритму, з яким радіосигнали надходять на Землю, показують флуктуації, пов’язані з гравітаційною «брижю», яка викривляє простір-час.
Крім підтвердження існування фону, сформованого за мільярди років існування Всесвіту, дослідники вивчили, як змінювалася кількість злиттів подвійних надмасивних чорних дір. Амплітуда сигналу показує, що популяція зміщується в бік більш високих мас.
У той час як відомі надмасивні чорні діри досягають максимальних мас близько 20 млрд сонячних, багато хто з тих, які створили фон, могли бути більше (близько 40 або 60 млрд сонячних мас). Більш того, кількість таких об’єктів може бути набагато більше, ніж вважалося раніше.
Астрономи підкреслюють, що це тільки перші результати досліджень. Подальший аналіз гравітаційного фону можна використовувати, наприклад, для пошуку та ідентифікації областей, в яких розташовані подвійних надмасивні чорні діри.