天文学家可能在时空中检测到了背景涟漪

据外媒报道,截止到目前,我们人类探测到的引力波就像时空海洋中的海啸,但科学家们相信,柔和的涟漪也应该遍及宇宙。现在,一项对遍布银河系的脉冲星发出的光进行的长达13年的调查可能已经揭示了这些背景信号的第一个线索。

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据了解,引力波是发生在空间和时间极端结构中的扭曲,通常在黑洞和/或中子星之间的碰撞中产生。一个世纪前,爱因斯坦广义相对论首次对这种波进行了预言,但直到2015年它才直接探测到,此后几年又探测到了数十个。

尽管它们来自于宇宙中一些能量最大的事件,但当这些波到达地球时,它们实际上只是在非常小的范围内扭曲了现实–大约是质子宽度的千分之一。

迄今为止,所有探测到的引力波都是来自宇宙大灾难的尖锐而突然的信号,不过也应该存在稳定低频波的嗡嗡背景声。但当然,它们更难被探测到,因为它们需要花费更长的时间覆盖到地球。但找到它们是北美纳赫兹引力波天文台(NANOGav)的目标。

这项新研究的论文首席作者Joseph Simon表示:“其他天文台寻找的引力波在几秒钟的量级上。我们正在寻找的则是数年或数十年的波。”

目前,寻找引力波需要使用像LIGO和Virgo等这样极其灵敏的仪器,它们会将激光射入4公里长的隧道中以观察光线的微小变形。但NANOGrav则可以将其放大进而对整个星系展开利用。

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在过去的3到13年里,NANOGrav团队一直对来自银河系的45颗脉冲星进行观测。脉冲星是一种快速旋转的恒星,其辐射束以可预测的脉冲在地球上空摆动,其周期能在上亿年间保持稳定。但就像LIGO的激光一样,引力波经过时应该会拉伸和挤压它们发出的光,而这可能会让天文学家探测到低频引力波背景。现在,他们得到的数据似乎暗示了一些新的东西。“我们在数据库里发现了一个强烈的信号,但我们还不能说这就是引力波背景。”

研究小组表示,他们还需要展开进一步的工作来确认这个信号是否来自引力波背景。理想情况下,更多的脉冲星将被加入到观察名单中,而这一群脉冲星将需要更长的观测时间。如果最终得到确认,那么研究人员的下一步工作可能就是寻找它们的来源。据信,背景信号可能来自于隐藏在星系中心的特大质量黑洞之间的碰撞。

NANOGrav小组成员Julie Comerford指出:“这些关于引力波背景的诱人迹象表明,超大质量黑洞很可能确实会合并,并且我们正处于宇宙中超大质量黑洞合并而成的引力波海洋中。”

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