Các nhà vật lí đã phác thảo nhiều kế hoạch đầy tham vọng nhằm phát hiện ra các sóng hấp dẫn tần số rất thấp – những gợn sóng trong cơ cấu của không-thời gian mà lí thuyết tương đối rộng tiên đoán phải tỏa khắp vũ trụ. Nhưng thay vì tìm kiếm chúng bằng những thiết bị hiện có như các detector LIGO ở Mĩ, cái được thiết kế để phát hiện ra những biến đổi nhỏ xíu trong hình ảnh giao thoa của những chùm laser gửi qua những cặp ống dài hàng kilomet đặt vuông góc với nhau, họ đề xuất sử dụng các kính thiên văn vô tuyến đặt trên Trái đất. Kính thiên văn sẽ đo những biến thiên nhỏ xíu trong công suất phát của các pulsar phân tán ra xa hàng nghìn năm ánh sáng.
Kính thiên văn Green Bank ở Tây Virginia, Mĩ, có thể dùng cho nghiên cứu sự phát xạ của các pulsar để phát hiện sóng hấp dẫn. (Ảnh: NRAO)
Đài quan sát thiên hà, do Đài Thiên văn Nanohertz Bắc Mĩ dành cho Sóng hấp dẫn (NANOGrav) đề xuất, sẽ hoạt động trên những biến thiên nhỏ trong tần số tương đối của các phát xạ từ những pulsar khác nhau – các sao neutron đang quay nhanh phát ra các xung sóng vô tuyến rất đều đặn. Một sóng hấp dẫn truyền qua giữa một pulsar và một kính thiên văn vô tuyến sẽ ảnh hưởng đến thời gian cần thiết cho các phát xạ ấy đi đến, và vì thế một ma trận pulsar với những đường nhìn khác nhau từ phía Trái đất sẽ hé lộ sự tồn tại của sóng hấp dẫn cũng như hướng truyền và sự phân cực của nó.
Ý tưởng này lần đầu tiên được nêu ra vào cuối những năm 1970 nhưng yêu cầu những phép đo chính xác cao đến mức cho đến nay nó vẫn không khả thi về mặt kĩ thuật. Đội NANOGrav phát biểu rằng họ có thể tìm ra tương quan công suất của 40 pulsar, mỗi tương quan có độ chính xác thời gian tốt hơn 100 ns, trong vòng thập kỉ tới. Điều này sẽ cho phép các nhà thiên văn quan sát sóng hấp dẫn có bước sóng vài năm ánh sáng phát ra
từ các nguồn, ví dụ như các cặp lỗ đen-lỗ trắng hình thành khi các thiên hà hợp nhất, cũng như các hiện tượng vũ trụ sơ khai như các dây vũ trụ hay sự lạm phát.
Tập đoàn NANOGrav phát biểu rằng kết quả này có thể thu được bằng cách kéo dài thời gian hiện tại dành cho các quan sát pulsar ở những thiết bị hiện có, ví dụ như Đài thiên văn Arecibo ở Puerto Rico và Kính thiên văn Green Bank ở Tây Virginia, Mĩ, đồng thời phát triển phần mềm tiên tiến để xử lí lượng dữ liệu khổng lồ có được. Họ ước tính việc này sẽ tiêu tốn vài chục triệu đôla trong vòng 10 năm tới, ngoài số tiền mà các đối tác châu Âu và Australia đã chi.
Đây là món tiền nhỏ so với hàng trăm triệu đôla hiện chi cho các giao thoa kế sóng hấp dẫn. Thật vậy, thành viên đội NANOGrav, Fredrick Jenet thuộc trường Đại hoc Texas ở Brownsville, nói có khả năng là mạng lưới pulsar đó có thể phát hiện ra sóng hấp dẫn trước các giao thoa kế, tuy vậy, ông chỉ ra rằng có những phương pháp khác không những mơ rộng nền thiên văn vật lí có thể nghiên cứu, mà còn tăng thêm cơ hội phát hiện ra sóng hấp dẫn trong trường hợp thứ nhất.
Jim Hough, một nhà nghiên cứu sóng hấp dẫn tại trường Đại học Glasgow và là thành viên của đài thiên văn sóng hấp dẫn GEO-600 đặt ở Đức, nói rằng tần số pulsar “có vẻ là một cách rất tốt” để tìm kiếm sóng hấp dẫn ở những tần số cực thấp. Ông tin rằng việc quan sát 20 pulsar với độ chính xác thời gian tốt hơn 100 ns trong 5 năm tới, Jenet và các cộng sự của ông ta sẽ “có cơ hội rất tốt quan sát được các tín hiệu sóng hấp dẫn”.
42