Các nhà thiên văn học đã sử dụng dữ liệu mô phỏng để lập bản đồ thoáng qua về sóng hấp dẫn trên bầu trời, là những gợn sóng trong không-thời gian vũ trụ do các vật thể quay quanh tạo ra. Hình ảnh này cho thấy các đài quan sát sóng hấp dẫn trong không gian dự kiến ​​sẽ được phóng trong thập kỷ tới sẽ nâng cao hiểu biết của chúng ta về ngôi nhà Dải Ngân hà của chúng ta như thế nào.

Sử dụng dữ liệu mô phỏng, các nhà thiên văn học đã lập bản đồ bầu trời bằng sóng hấp dẫn, cho thấy sự cần thiết của các đài quan sát không gian để phát hiện các hệ sao đôi. Các dự án trong tương lai như LISA nhằm mục đích khám phá hàng nghìn hệ thống khó phát hiện này, báo hiệu một sự thay đổi mô hình trong quan sát không gian. (Hình minh họa của nghệ sĩ - xem video mô phỏng bên dưới).

Kể từ năm 2015, các đài quan sát trên mặt đất đã phát hiện khoảng một trăm sự kiện thể hiện sự hợp nhất của các hệ thống lỗ đen khối lượng sao, sao neutron hoặc cặp cả hai. Những tín hiệu này thường kéo dài chưa đầy một phút, có tần số tương đối cao, có thể xuất hiện ở bất kỳ đâu trên bầu trời và bắt nguồn từ các nguồn nằm ngoài thiên hà của chúng ta.

Xem tổng hợp các sóng hấp dẫn từ một quần thể mô phỏng gồm các hệ sao đôi nhỏ gọn kết hợp với toàn bộ bầu trời. Những hệ thống này chứa các sao lùn trắng, sao neutron hoặc lỗ đen trong quỹ đạo chặt chẽ. Khi các đài quan sát sóng hấp dẫn trong không gian bắt đầu hoạt động trong thập kỷ tới, sẽ có thể tạo ra những bản đồ như vậy bằng cách sử dụng dữ liệu thực. Điểm nổi bật biểu thị nguồn có tín hiệu mạnh hơn, màu sáng hơn biểu thị nguồn có tần số cao hơn. Các mảng màu lớn hơn biểu thị các nguồn ở vị trí kém rõ ràng hơn. Hình nhỏ cho thấy tần số và cường độ của tín hiệu hấp dẫn, cũng như các giới hạn độ nhạy của LISA (Ăng-ten không gian giao thoa kế laser), một đài quan sát do Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) phối hợp với NASA thiết kế và sẽ được phóng vào những năm 2030. Nguồn: Trung tâm bay không gian Goddard của NASA

Đại học Maryland, College Park và Greenbelt, MD Cecilia Chirenti, nhà nghiên cứu tại Trung tâm bay không gian Goddard của NASA, cho biết: "Các hệ sao đôi cũng lấp đầy Dải Ngân hà và chúng tôi hy vọng rằng trong số đó có nhiều hệ sao đôi chứa các vật thể nhỏ gọn trong quỹ đạo chặt chẽ như sao lùn trắng, sao neutron và lỗ đen, nhưng chúng ta cần một đài quan sát trên không gian để 'nghe thấy' chúng vì sóng hấp dẫn của chúng vo ve ở tần số quá thấp để các máy dò trên mặt đất có thể phát hiện được "

TAGPH 63Các nhà thiên văn học gọi các hệ thống này là UCB (các hệ nhị phân siêu nhỏ) và họ hy vọng rằng các đài quan sát trong tương lai, chẳng hạn như LISA (Anten không gian giao thoa kế laser), sự hợp tác giữa Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA) và NASA, sẽ phát hiện ra hàng chục nghìn UCB. UCB thường khó phát hiện - chúng thường mờ nhạt trong ánh sáng khả kiến ​​và các nhà thiên văn học hiện chỉ biết một số ít UCB có chu kỳ quỹ đạo ngắn hơn một giờ. Khám phá nhiều UCB mới là một trong những mục tiêu chính của LISA.

Ấn tượng nghệ thuật về LISA Pathfinder, sứ mệnh của ESA là thử nghiệm công nghệ cho các đài quan sát sóng hấp dẫn trên không gian trong tương lai. LISA là đài quan sát sóng hấp dẫn trong không gian được phát triển dựa trên sự thành công của LISA Pathfinder và LIGO. Nguồn: ESA-C. Carreau

Sử dụng dữ liệu mô phỏng sự phân bố dự kiến ​​và tín hiệu sóng hấp dẫn của các hệ thống này, nhóm đã phát triển một phương pháp kết hợp dữ liệu thành chế độ xem toàn bộ bầu trời của Dải Ngân hà UCB. Kỹ thuật này được mô tả trong một bài báo đăng trên Acta Astronomica.

Nhà vật lý thiên văn Ira Thorpe của Goddard cho biết: “Hình ảnh của chúng tôi tương tự như việc quan sát toàn cảnh bầu trời với các loại ánh sáng cụ thể, chẳng hạn như ánh sáng nhìn thấy, tia hồng ngoại hoặc tia X”. "Hy vọng mà sóng hấp dẫn mang lại là chúng ta có thể quan sát vũ trụ theo một cách hoàn toàn khác và hình ảnh này thực sự gợi lên điều đó. Tôi hy vọng một ngày nào đó tôi có thể nhìn thấy một phiên bản được làm bằng dữ liệu LISA thực trên áp phích hoặc áo phông."