Internationell Pulsar Timing Array
The International Pulsar Timing Array ( IPTA ) är ett multiinstitutionellt multiteleskopsamarbete som omfattar European Pulsar Timing Array (EPTA), North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) i Australien , och Indian Pulsar Timing Array Project (InPTA). Målet med IPTA är att upptäcka ultralågfrekventa gravitationsvågor , till exempel från sammanslagningar av supermassiva svarta hål, med hjälp av en array på cirka 30 pulsarer . Detta mål delas av var och en av de deltagande institutionerna, men de har alla insett att deras mål kommer att uppnås snabbare genom att kombinera sina respektive ansträngningar och resurser.
Översikt
Det grundläggande experimentet utnyttjar förutsägbarheten av ankomsttider (TOA) för pulser från millisekundspulsarer (MSP) och använder dem som ett system av galaktiska klockor. Störningar i klockorna kommer att vara mätbara på jorden. En störning från en passerande gravitationsvåg kommer att ha en speciell signatur över ensemblen av pulsarer och kommer således att detekteras.
Experimentet är analogt med markbaserade interferometriska detektorer som LIGO och VIRGO , där flygtiden för en laserstråle mäts längs en viss bana och jämförs med flygtiden längs en ortogonalt orienterad bana. Istället för en laserstråles flygtid mäter IPTA flygtiden för en elektromagnetisk puls från pulsaren. Istället för 4 km armar, som i fallet med LIGO, är IPTA:s "armar" tusentals ljusår - avståndet mellan pulsarerna och jorden. Var och en av PTA:erna gånger cirka 20 MSP:er varje månad. Med omfattande överlappning mellan samarbetena är det totala antalet MSP:er som tidsbestämts av IPTA, och därmed antalet "armar" i detektorn, cirka 30.
Dessa skillnader mellan IPTA och de markbaserade interferometrarna tillåter dem att undersöka ett helt annat intervall av gravitationsvågsfrekvenser och därmed en annan kategori av källor. Medan markbaserade detektorer är känsliga för mellan tiotals och tusentals Hz, är IPTA:n känslig för mellan tiotals och hundratals mikroHertz. Den primära källan till gravitationsvågor i detta område förväntas vara binära sammanslagningar av supermassiva svarta hål med miljarder solmassor, som tros finnas rikligt i universum i galaxernas centrum, till följd av tidigare sammanslagningar av dessa galaxer.
IPTA:s resurser är betydande. EPTA använder stora mängder tid på Europas fem 100-meters-teleskop: Lovell-teleskopet i England, Effelsberg 100-m-radioteleskopet i Tyskland, Sardinia-radioteleskopet i Italien, Westerbork Synthesis Radio Telescope i Nederländerna och Nançay radioteleskop i Frankrike. Tillsammans utgör dessa fem teleskop Large European Array for Pulsars (LEAP), där de fungerar tillsammans som ett enda 300-meters teleskop. NANOGrav använder cirka 1 dag per månad vid 100 m Green Bank Telescope , och före dess kollaps, 0,5 dagar per månad vid 300 m Arecibo Observatory i Puerto Rico. PPTA använder flera dagar per månad vid 64 m Parkes Radio Telescope i Australien.
Pulsar-timingen var delad för toppranking i kategorin "medelstor" för prioriteringar från Particle Astrophysics and Gravitational Panel of Astro2010 Decadal Review sponsrad av US National Academy of Sciences.
IPTA samordnas och ges råd av IPTA Steering Committee, en sju-medlemskommitté med två representanter från var och en av de tre IPTA-konsortiets medlemmar plus den omedelbart tidigare ordföranden. I kommittén sitter för närvarande Richard Manchester (nuvarande ordförande; CSIRO Astronomy and Space Science; PPTA), Willem van Straten ( Swinburne University of Technology ; PPTA), Scott Ransom ( National Radio Astronomy Observatory ; NANOGrav), Ingrid Stairs ( University of British Columbia ; NANOGrav), Ben Stappers ( Jodrell Bank Center for Astrophysics ; EPTA), Gilles Theureau ( University of Orléans ; EPTA) och Andrea Lommen (tidigare ordförande; Franklin & Marshall College ). Var och en av de tre konsortiets medlemmar är också medlemmar i Gravitational Wave International Committee, ett rådgivande råd som består av ledarna för gravitationsvågexperiment över hela världen.
Det första IPTA-datasläppet var den 12 februari 2016, vilket gav en 2-sigma-gräns för amplituden för gravitationsvågens bakgrund . Det andra datasläppet, den 10 september 2019, resulterade i upptäckten av den förväntade med rött brus men inte av några supermassiva svarta hålssammanslagningar.