Das NANOGrav-Team konnte die Milchstraße im Wesentlichen in einen riesigen Gravitationswellendetektor verwandeln, indem es die Signale dieser Pulsare maß, um festzustellen, wann eine Welle sie angestoßen hatte. Die Kollision riesiger Schwarzer Löcher – oder ein anderer extrem energiereicher Prozess – erzeugt Gravitationswellen, die die Raumzeit ganz leicht zusammendrücken und ausdehnen und so die Intervalle zwischen Pulsar-Blips optimieren. NANOGrav-Forscher haben diese winzigen Veränderungen bei 68 Pulsaren gemessen, sie dann korreliert und dabei ein Muster gefunden, das wahrscheinlich das Zeichen niederfrequenter Gravitationswellen ist. Die anderen zusammenarbeitenden Teams machten dasselbe mit separaten Pulsarsätzen.
Die Teams brauchten mehr als ein Jahrzehnt der Datenerfassung und -analyse, um ihre Messunsicherheiten zu reduzieren und sicher zu sein, dass sie ein echtes Zeichen von Gravitationswellen und nicht ein anderes kosmisches Phänomen oder bloßes Rauschen entdeckt hatten. Das NANOGrav-Team, dem fast 200 Personen angehören, führte eine statistische Analyse durch und stellte fest, dass die Wahrscheinlichkeit, dass das beobachtete Signal zufällig auftreten könnte, weniger als eins zu tausend beträgt. Die anderen Kooperationen fanden ähnliche statistische Signifikanzniveaus.
Obwohl es sich hierbei höchstwahrscheinlich um Anzeichen echter Gravitationswellen von kolossalen Schwarzen Löchern handelt, zögern die Teams, ihre Ergebnisse mit dem Wort „Nachweis“ zu beschreiben. Vor neun Jahren behauptete die in den USA ansässige BICEP2-Kollaboration mithilfe eines Teleskops am Südpol, die ursprünglichen Gravitationswellen des Urknalls entdeckt zu haben, musste jedoch feststellen, dass ihr Signal tatsächlich von lästigen Staubkörnern in der Milchstraße stammte – und Das hat die Forscher bei ihren Schlussfolgerungen umsichtig gemacht. „Die Gravitationswellen-Community ist bei solchen Dingen sehr vorsichtig“, sagt Scott Ransom, ein Astronom am National Radio Astronomy Observatory und ehemaliger Vorsitzender von NANOGrav.
Für ihre Messungen nutzte das NANOGrav-Team mehrere Radioteleskope: das Green Bank Observatory in West Virginia, das Very Large Array in New Mexico und das riesige Arecibo-Observatorium in Puerto Rico, ein ikonisches Instrument, das 2020 einstürzte. Die anderen Teams verwendete Radioteleskope in fünf europäischen Ländern, Indien, China und Australien. Kürzlich haben sich weitere Teleskope der Initiative angeschlossen, darunter CHIME in Kanada und MeerTime in Südafrika.
Die Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern in den USA und China sei bemerkenswert, sagt Ransom. Während ein umstrittenes Gesetz aus dem Jahr 2011 forderte die Wolf-Änderung Obwohl die NASA aus Sicherheitsgründen die direkte Zusammenarbeit mit chinesischen Unternehmen verbietet, gelten solche Beschränkungen nicht für von der National Science Foundation finanzierte Projekte wie NANOGrav. „Die Politik hat einige unserer Kooperationen schwierig gemacht“, sagt Ransom. „Wir müssen einen Weg finden, zusammenzuarbeiten, denn wenn wir das tun, ist die Wissenschaft definitiv besser.“ Es ist schrecklich, von der Politik gelähmt zu werden.“
Die Teams koordinieren sich untereinander durch eine Art Superkollaboration namens International Pulsar Timing Array. Während die geografische Reichweite der Gruppe es für die Wissenschaftler schwierig macht, über Zeitzonen hinweg zu kommunizieren, können sie ihre Datensätze kombinieren und so ihre Präzision und ihr Vertrauen in ihre Messungen verbessern. „Man kann kein galaxiengroßes Gravitationswellenteleskop in seinem Hinterhof bauen“, schrieb Michael Keith, Astrophysiker im Exekutivkomitee des European Pulsar Timing Array, in einer E-Mail an WIRED. „Es bedarf der gemeinsamen Anstrengung von Hunderten von Astronomen, Theoretikern, Ingenieuren und Administratoren, um das Universum in dieser Größenordnung zu untersuchen.“