Thúc đẩy đường biên trên sóng hấp dẫn tần số siêu thấp
Một nhóm các nhà vật lý đã phát triển một phương pháp dò sóng hấp dẫn ở các mức tần số thấp mà họ có thể mở khóa những bí mật bên trong những pha sớm của các vụ sáp nhập giữa những lỗ đen siêu khối lượng, các thiên thể siêu nặng trong vũ trụ.
Phương pháp này có thể dò các sóng hấp dẫn từng dao động trong cả ngàn năm trước nhưng 100 lần chậm hơn so với những sóng hấp dẫn từng được đo đạc trước đây.
“Có những sóng chạm đến chúng ta từ những góc xa nhất của vũ trụ này, có khả năng ảnh hưởng đến cách ánh sáng di chuyển”, Jeff Dror, trợ lý giáo sư vật lý của trường đại học Florida và đồng tác giả nghiên cứu mới, nói. “Việc nghiên cứu các sóng hấp dẫn từ vũ trụ sớm sẽ giúp chúng ta xây dựng được một bức tranh hoàn chỉnh về lịch sử vũ trụ của chúng ta, tương tự với những khám phá về bức xạ nền vi sóng vũ trụ”.
Dror và đồng tác giả ở ĐH California, Santa Cruz, postdoct William DeRocco, xuất bản phát hiện của mình trên Physical Review Letters 1.
Sóng hấp dẫn giống như những gợn xoắn trong vũ trụ. Giống như sóng âm hay sóng trên bề mặt đại dương, sóng hấp dẫn rất phong phú về cả tần số và biên độ, thông tin của nó giúp đem lại những cái nhìn sâu vào nguồn gốc và tuổi của chúng. Sóng hấp dẫn chạm đến chúng ta có thể dao động tại những tần số thấp cực đoan, thấp hơn nhiều so với sóng âm mà tai người có thể bắt được. Một số tần số thấp nhất dò được trước đây chỉ ở mức một nanohertz.
“Để tham chiếu”, Dror giải thích, “tần số của sóng âm tạo ra từ một tiếng kêu của cá sấu cao hơn 100 tỉ lần tần số này – đó là các sóng có cường độ cực thấp”.
Phương pháp dò mới của họ dựa trên phân tích các pulsar và sao neutron phát sóng radio ở các quãng đều cao. Dror đặt giả thuyết là việc kiếm tìm một sự chậm lại dần dần ở ngay trong quá trình đến của của xung này có thể tiết lộ những sóng hấp dẫn mới.
Bằng việc nghiên cứu dữ liệu pulsar đã có, Dror đã có thể tìm được các sóng hấp dẫn có mức tần số thấp hơn trước đây, nhờ đó làm gia tăng “phạm vi nghe thấy” của chúng ta với các tần số thấp cỡ 10 picohertz, thấp hơn 100 lần so với những nỗ lực trước đây dò được sóng ở mức độ nanohertz.
Dù trước đây có thể dò được sóng hấp dẫn với các mức tần số ở mức một nanohertz nhưng các nhà khoa học vẫn chưa biết được thông tin nào về nguồn gốc của nó. Có hai lý thuyết về vấn đề này. Ý tưởng đầu tiên là các sóng này là kết quả của một cuộc sáp nhập giữa hai lỗ đen siêu khối lượng, nếu là sự thật thì có thể đem đến cho các nhà nghiên cứu một con đường mới nghiên cứu hành xử của những thiên thể khổng lồ còn đang tồn tại ở tâm mỗi thiên hà.
Một lý thuyết khác là những sóng này được tạo ra bằng một số dạng sự kiện tai biến lớn xảy ra rất sớm trong lịch sử vũ trụ. Việc nghiên cứu về sóng hấp dẫn ở các mức tần số thấp hơn có thể giúp phân biệt được những khả năng đó.
“Nhìn về phía trước thì bước tiếp theo của chúng tôi sẽ là phân tích các tập dữ liệu mới hơn”, Dror nói. “Các tập dữ liệu mà chúng tôi sử dụng đã được ghi lại trong năm 2014 và 2015, và một số lượng lớn các quan sát pulsar đã được thực hiện trong cùng thời gian đó”.
Dror cũng lên kế hoạch chạy các mô phỏng với dữ liệu mô phỏng trên siêu máy tính UF’s HiPerGator để tìm hiểu sâu hơn về lịch sử vũ trụ. Siêu máy tính này có thể vận hành được các mô phỏng phức tạp hơn, số liệu nhiều hơn một cách hiệu quả, qua đó làm giảm một cách đáng kể thời gian cần thiết để phân tích dữ liệu.
Thanh Lan tổng hợp
Nguồn: https://phys.org/news/2024-03-boundary-ultralow-frequency-gravitational.html
https://interestingengineering.com/science/ultralow-frequency-gravitational-wave
——————————————
1.https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.132.101403
