El International Pulsar Timing Array ( IPTA ) es una colaboración multiinstitucional y de múltiples telescopios, [1] que comprende el European Pulsar Timing Array (EPTA), el North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) y el Parkes Pulsar Timing Array (PPTA). El objetivo del IPTA es detectar ondas gravitacionales utilizando una matriz de aproximadamente 30 púlsares. Este objetivo es compartido por cada una de las instituciones participantes, pero todas han reconocido que su objetivo se logrará más rápidamente en colaboración y combinando sus respectivos recursos.
Descripción general
El experimento básico aprovecha la previsibilidad de los tiempos de llegada (TOA) de los pulsos de los púlsares de milisegundos (MSP) y los utiliza como un sistema de relojes galácticos. Las perturbaciones en los relojes se podrán medir en la Tierra. Una perturbación de una onda gravitacional que pasa tendrá una firma particular en el conjunto de púlsares y, por lo tanto, será detectada.
El experimento es análogo a los detectores interferométricos terrestres como LIGO y VIRGO , donde el tiempo de vuelo de un rayo láser se mide a lo largo de una trayectoria particular y se compara con el tiempo de vuelo a lo largo de una trayectoria orientada ortogonalmente. En lugar del tiempo de vuelo de un rayo láser, el IPTA mide el tiempo de vuelo de un pulso electromagnético del púlsar. En lugar de brazos de 4 km (como en el caso de LIGO), los 'brazos' del IPTA son miles de años luz (la distancia entre los púlsares y la tierra). Cada uno de los PTA multiplica por aproximadamente 20 MSP cada mes. Con una superposición significativa entre las colaboraciones, el número total de MSP cronometrados por el IPTA (y, por lo tanto, el número de 'brazos' en el detector) es de aproximadamente 30.
Estas diferencias entre el IPTA y los interferómetros terrestres les permiten sondear un rango completamente diferente en la frecuencia de ondas gravitacionales y, por lo tanto, una categoría diferente de fuentes. Mientras que los detectores terrestres son sensibles a entre decenas y miles de Hz, el IPTA es sensible a entre decenas y cientos de microhercios. Su fuente principal de ondas gravitacionales son las binarias supermasivas de agujeros negros (miles de millones de masas solares), que se presume que existen en abundancia en el universo en los centros de las galaxias, como resultado de fusiones previas de esas galaxias.
Los recursos de la IPTA son sustanciales. La EPTA emplea una gran cantidad de tiempo en los cinco telescopios europeos de clase de 100 metros: el telescopio Lovell en Jodrell Bank, Inglaterra, el radiotelescopio Effelsberg de 100 m en Alemania, el radiotelescopio de Cerdeña en Italia, el radiotelescopio de síntesis Westerbork en los Países Bajos. y el radiotelescopio Nancay en Francia. Juntos, estos 5 telescopios forman el Gran Conjunto Europeo de Púlsares (LEAP) en el que operan juntos como un solo telescopio de clase de 300 metros. NANOGrav utiliza aproximadamente 1 día por mes en el telescopio Green Bank de 100 m, y 0,5 días por mes en el Observatorio de Arecibo de 300 m en Puerto Rico. El PPTA utiliza varios días al mes en el radiotelescopio Parkes de 64 metros .
El cronometraje de Pulsar estuvo empatado en la clasificación superior en la categoría de "tamaño mediano" para las prioridades del Panel de Astrofísica de Partículas y Gravitacional de la Revisión Decadal Astro2010 patrocinada por la Academia Nacional. [2]
La IPTA es coordinada y asesorada por el Comité Directivo de la IPTA, un comité de siete miembros con dos representantes de cada uno de los tres consorcios de la PTA más el presidente anterior inmediato. Actualmente en el comité están Dick Manchester (presidente, CSIRO Astronomy and Space Science), Willem van Straten (Swinburne University), Scott Ransom ( NRAO ), Ingrid Stairs (UBC), Ben Stappers (Jodrell Bank Center for Astrophysics), Gilles Theureau ( Nancay Telescope) y Andrea Lommen (ex presidente, Franklin & Marshall College). Cada uno de los tres consorcios también es miembro del Comité Internacional de Ondas Gravitacionales, un consejo asesor formado por los líderes de los experimentos de ondas gravitacionales en todo el mundo.
La primera publicación de datos de IPTA fue el 12 de febrero de 2016, que proporcionó un límite de 2 sigma en la amplitud del fondo de ondas gravitacionales . [3]
Referencias
- ^ Hobbs, G .; et al. (2010). "El proyecto International Pulsar Timing Array: utilizando púlsares como detector de ondas gravitacionales". Clase. Quantum Grav. 27 (8): 084013. arXiv : 0911.5206 . Código bibliográfico : 2010CQGra..27h4013H . doi : 10.1088 / 0264-9381 / 27/8/084013 . S2CID 56073764 . 084013.
- ^ Academias, Paneles de fronteras científicas, Paneles de priorización de programas, Comité para un estudio decenal de astronomía y astrofísica, Junta de Física y Astronomía, Junta de Estudios Espaciales, División de Ingeniería y Ciencias Físicas, Consejo Nacional de Investigación del Nacional (2011). Informes de panel: nuevos mundos, nuevos horizontes en astronomía y astrofísica . Washington, DC: Prensa de las Academias Nacionales . ISBN 978-0-309-15962-3.
- ^ Verbiest, JPW; Lentati, L .; Hobbs, G .; van Haasteren, R .; Demorest, PB; Janssen, GH; Wang, J. -B .; Desvignes, G .; Caballero, RN; Keith, MJ; Campeón, DJ; Arzoumanian, Z .; Babak, S .; Bassa, CG; Bhat, NDR; Brazier, A .; Brem, P .; Burgay, M .; Burke-Spolaor, S .; Chamberlin, SJ; Chatterjee, S .; Christy, B .; Cognard, I .; Cordes, JM; Dai, S .; Dolch, T .; Ellis, JA; Ferdman, RD; Fonseca, E .; et al. (2016). "The International Pulsar Timing Array: primera publicación de datos". Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . 458 (2): 1267–1288. arXiv : 1602.03640 . Código bibliográfico : 2016MNRAS.458.1267V . doi : 10.1093 / mnras / stw347 . S2CID 4684500 .