從探測引力波到探測引力餘波,時空中的背景漣漪

2021-01-21 澎湃新聞
從探測引力波到探測引力餘波,時空中的背景漣漪

2021-01-16 12:59 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客

文/陳根

引力波是發生在空間和時間極端結構中的扭曲,通常在黑洞和/或中子星之間的碰撞中產生。一個世紀前,愛因斯坦廣義相對論首次對這種波進行了預言,但直到2017年,它才被一項名為雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)實驗的科學家首次直接探測到。

首次探究到的引力波相當於一次猛烈而短暫的爆炸。引力波往往來自於宇宙中的最大能量事件,但當這些波到達地球時,實際上也只是在非常小的範圍內扭曲了現實,大約是質子寬度的千分之一。

儘管人類探測到的引力波就像時空海洋中的海嘯,但科學家們相信,柔和的漣漪也應該遍及宇宙。現在,來自美國和加拿大的北美納赫茲引力波觀測站(NANOGrav)的科學家們則利用一個「星系大小」的空間觀測站,從引力波或穿過宇宙並扭曲時空結構本身的漣漪中,找到了可能的獨特信號的線索。

事實上,13年來,NANOGrav的研究人員對遍布銀河系的幾十顆脈衝星發出的光進行了深入研究,試圖探測「引力波背景」,即科學家所說的持續不斷地衝刷地球的引力輻射通量。

NANOGrav團隊對來自銀河系的45顆脈衝星進行了13年的觀測。其中,脈衝星是一種快速旋轉的恆星,其輻射束以可預測的脈衝在地球上空擺動,其周期能在上億年間保持穩定。但就像LIGO的雷射一樣,引力波經過時應該會拉伸和擠壓它們發出的光,而這可能會讓天文學家探測到低頻引力波背景。

研究人員表示,探測到這種背景噪音將是一項重大的科學成就,這些引力波背景的初步跡象表明,超大質量黑洞很可能確實已經合併,這為了解宇宙運行方式打開了一扇新的窗口。顯然,這些波的發現可以給科學家們提供新的工具,以研究許多星系中心的超大質量黑洞是如何隨時間合併的。

關鍵詞 >> 引力波,物理,愛因斯坦

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