天体物理学家探测低频引力波

根据《天体物理学杂志快报》上发表的一系列论文，北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)合作组织的天体物理学家发现了引力波以数年至数十年周期振荡的证据。

1916 年，阿尔伯特·爱因斯坦提出时空是一种四维结构，恒星爆炸和黑洞合并等事件会在这种结构中产生涟漪或引力波。

近一个世纪后的 2015 年，激光干涉引力波天文台 (LIGO) 和 Virgo 合作的天体物理学家首次直接观测到两个恒星质量黑洞碰撞产生的引力波。

NANOGrav 合作组织的新研究是极低频率引力波的第一个证据。

作者利用毫秒脉冲星将银河系区域转变为一个巨大的引力波天线。

NANOGrav 的工作涉及从 68 颗脉冲星收集数据，形成脉冲星计时阵列——一种独特类型的探测器。

研究人员检查了三个射电天文台 15 年的数据：波多黎各的阿雷西博天文台、西弗吉尼亚州的格林班克望远镜和新墨西哥州的甚大望远镜。

“帮助打开一扇通向宇宙的新窗口真是令人兴奋不已，”SETI 研究所研究员 Michael Lam 说道。

该团队的分析提供了证据，证明此类毫秒脉冲星“滴答率”的变化是由低频引力波引起的。

引力波造成的空间扭曲使脉冲星的无线电信号滴答率发生变化。

但实际上，地球和脉冲星之间空间的拉伸和挤压导致它们的无线电脉冲比预期提前或晚十亿分之一秒到达地球。

“这是迄今为止已知存在的最强大的引力波，”西弗吉尼亚大学天体物理学家、纳米引力物理前沿中心联合主任莫拉·麦克劳林说。

“探测如此巨大的引力波需要同样巨大的探测器和耐心。”

“这些波的​​可能来源是遥远的近轨道超大质量黑洞对，”范德比尔特大学天体物理学家、NANOGrav 合作组织主席斯蒂芬·泰勒说。

俄勒冈州立大学天体物理学家 Jeff Hazboun 表示：“像 NANOGrav 所做的那样，探测低频引力波‘合唱’是解开宇宙结构形成之谜的关键。”

“我们开辟了引力波频谱的新领域。”

“我们已经看到了来自频谱完全不同部分的低频波，这告诉我们它们是一种无处不在的物理现象，我们可以在任何地方寻找它们。”

新的结果为星系如何演化以及超大质量黑洞如何生长和合并提供了新的见解。

他们的发现揭示了广泛的时空扭曲，这意味着极其巨大的黑洞对可能在宇宙中同样广泛存在，数量可能有数十万甚至数百万。

“虽然我们的早期数据告诉我们我们听到了一些声音，但我们现在知道这是引力宇宙的音乐，”NANOGrav 联合主任、俄勒冈州立大学天体物理学家泽维尔·西门子说道。

“当我们继续聆听时，个别乐器将在这个宇宙管弦乐队中脱颖而出。”