El International Pulsar Timing Array ( IPTA ) es una colaboración multiinstitucional y multitelescópica [1] que comprende el European Pulsar Timing Array (EPTA), el North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), el Parkes Pulsar Timing Array (PPTA) en Australia y el Indian Pulsar Timing Array Project (InPTA [2] [3] ). El objetivo del IPTA es detectar ondas gravitacionales de frecuencia ultrabaja , como las de las fusiones de agujeros negros supermasivos , utilizando un conjunto 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 combinando sus respectivos esfuerzos y recursos.
También hay observadores afiliados de otras matrices de cronometraje que planean unirse eventualmente.
El experimento básico aprovecha la predictibilidad 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 serán mensurables en la Tierra. Una perturbación causada por una onda gravitacional que pase 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 está midiendo 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 PTAs multiplica por aproximadamente 20 MSP cada mes. Con una amplia superposición 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 de frecuencias de ondas gravitacionales y, por lo tanto, una categoría diferente de fuentes. Mientras que los detectores terrestres son sensibles a frecuencias de entre decenas y miles de Hz, el IPTA es sensible a frecuencias de entre decenas y cientos de microhercios. Se espera que la fuente principal de ondas gravitacionales en este rango sean las fusiones binarias de agujeros negros supermasivos con miles de millones de masas solares, que se cree que son abundantes en el universo en los centros de las galaxias, resultantes de fusiones previas de esas galaxias.
Los recursos del IPTA son sustanciales. El EPTA utiliza grandes cantidades de tiempo en los cinco telescopios europeos de 100 metros: el Telescopio Lovell en 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 Nançay en Francia. Juntos, estos cinco telescopios forman el Gran Conjunto Europeo de Púlsares (LEAP), en el que operan juntos como un único telescopio de 300 metros. NANOGrav utiliza aproximadamente 1 día al mes de tiempo en el Telescopio Green Bank de 100 m y, antes de su colapso, 0,5 días al 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 m en Australia.
La sincronización de pulsares ocupó el primer lugar en la categoría de "tamaño mediano" de prioridades del Panel de Astrofísica de Partículas y Gravitación de la Revisión Decenal Astro2010 patrocinada por la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos. [4]
El IPTA está coordinado y asesorado por el Comité Directivo del IPTA, un comité de siete miembros con dos representantes de cada uno de los tres miembros del consorcio IPTA más el presidente anterior inmediato. Actualmente en el comité están Richard Manchester (presidente actual; 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 Centre for Astrophysics ; EPTA), Gilles Theureau ( University of Orléans ; EPTA), y Andrea Lommen (presidente anterior; Franklin & Marshall College ). Cada uno de los tres miembros del consorcio también son miembros del Comité Internacional de Ondas Gravitacionales , un consejo asesor formado por los líderes de experimentos de ondas gravitacionales en todo el mundo.