利用星系大小的探測器，天文學家探測到來自超大質量黑洞對的引力波

2025-11-22 21:28:39 分類：綜合 閱讀(54)

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（神秘的測器超地球uux.cn）據《對話》（丹尼爾·里爾登和安德魯·齊克）：當黑洞和其他質量巨大、密度高的天文探測物體相互旋轉時，它們會在空間和時間中發出被稱為引力波的質量波紋。這些波是黑洞我們研究創造它們的神秘宇宙巨人的少數方法之一。
天文學家已經觀察到碰撞黑洞的引力高頻“啁啾聲”，但超大質量黑洞圍繞另一個黑洞運行的利用超低頻隆隆聲已被證明更難檢測。幾十年來，星系學我們一直在觀察脈沖星，大小的探到自對一種像燈塔一樣發出脈沖的測器超南京玄武哪里有小姐上門服務vx《192-1819-1410》提供外圍女上門服務快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達恒星，以尋找這些波的天文探測微弱波動。
今天，質量世界各地的黑洞脈沖星研究合作——包括我們的巴夏禮脈沖星計時陣列——宣布了他們迄今為止證明這些波存在的最有力證據。
什么是引力波？
1915年，德國出生的物理學家阿爾伯特·愛因斯坦提出了對引力本質的突破性見解:廣義相對論。
該理論將宇宙描述為一個名為時空的四維“結構”，可以拉伸、擠壓、彎曲和扭曲。巨大的物體扭曲了這種結構，產生了重力。
該理論的一個奇怪的結果是，大質量物體的運動應該在這種結構中產生漣漪，稱為引力波，以光速傳播。
產生這些微小的漣漪需要巨大的能量。由于這個原因，愛因斯坦確信引力波永遠不會被直接觀測到。
一個世紀后，來自LIGO和處女座合作的研究人員目睹了兩個黑洞的碰撞，這導致了引力波的爆發，在整個宇宙中啁啾。
現在，在這一發現的七年后，來自澳大利亞、中國、歐洲、印度和北美的射電天文學家已經找到了超低頻引力波的證據。
引力波緩慢的隆隆聲
與2016年報道的引力波突然爆發不同，這些超低頻引力波需要數年甚至數十年才能振蕩。
它們被認為是由成對的超大質量黑洞產生的，圍繞著宇宙中遙遠星系的核心運行。為了找到這些引力波，科學家們需要建造一個星系大小的探測器。
或者我們可以使用脈沖星，它們已經遍布銀河系，其脈沖以精確時鐘的規則性到達我們的望遠鏡。
CSIRO的巴夏禮射電望遠鏡Murriyang已經對這些脈沖星陣列進行了近20年的觀測。我們的巴夏禮脈沖星計時陣列團隊是世界各地幾個合作伙伴之一，他們今天在最新的數據集中宣布了引力波的跡象。
在中國(CPTA)、歐洲和印度(EPTA和印度)，以及北美(NANOGrav)的其他合作也看到了類似的信號。

當引力波扭曲地球周圍的時空時，它們會扭曲來自遙遠脈沖星的無線電波的到達時間。鳴謝:奧茲格拉夫/史文朋/卡爾·諾克斯
我們正在尋找的信號是宇宙中所有超大質量黑洞對產生的隨機引力波“海洋”。
觀察這些波不僅是愛因斯坦理論的另一個勝利，而且對我們理解宇宙中星系的歷史有著重要的意義。超大質量黑洞是星系中心的引擎，以氣體為食，調節恒星的形成。
信號表現為低頻隆隆聲，是陣列中所有脈沖星共有的。當引力波沖刷地球時，它們會影響脈沖星的表觀自轉速率。
這些波對我們星系的拉伸和擠壓最終只會改變到脈沖星的距離幾十米。當脈沖星通常距離我們大約1000光年時，這并不算多(大約是100億米)。
值得注意的是，我們可以觀察到這些脈沖的納秒延遲的時空變化，射電天文學家可以相對容易地跟蹤這些變化，因為脈沖星是如此穩定的天然時鐘。
宣布了什么？
因為超低頻引力波需要數年才能振蕩，所以信號預計會慢慢出現。
首先，射電天文學家在脈沖星中觀察到一種常見的隆隆聲，但其來源不明。
現在，引力波的獨特指紋開始作為這一信號的屬性出現，由世界各地的每一個脈沖星計時陣列合作觀察到。
這個指紋描述了脈沖延遲的相似性和天空中脈沖星對之間的分離角之間的特定關系。
這種關系的出現是因為地球上的時空被拉長了，以一種依賴于脈沖星方向的方式改變了它們與脈沖星的距離。舉例來說，天空中相互靠近的脈沖星比以直角分開的脈沖星顯示出更相似的信號。
我們天文臺改進的技術使這一突破成為可能。由于安裝在Murriyang上的先進接收器和信號處理技術，巴夏禮脈沖星計時陣列擁有最長的高質量數據集。這項技術使望遠鏡能夠發現許多全球合作用于引力波搜索的最佳脈沖星。
我們和其他人合作的早期結果顯示，脈沖星觀測中缺少預期的引力波信號。
現在，我們似乎相對清晰地看到了這個信號。通過將我們的長數據集分割成更短的“時間片”，我們顯示信號似乎隨著時間而增長。這一觀察的潛在原因尚不清楚，但它可能是引力波的行為出乎意料。
超低頻引力波的新證據令天文學家興奮不已。為了確認這些簽名，全球合作將需要結合他們的數據集，這將增加他們對引力波的敏感度許多倍。
國際脈沖星計時陣列項目正在努力制作這一組合數據集，該項目成員上周在昆士蘭州北部的道格拉斯港舉行了會議。未來的觀測站，像澳大利亞和南非正在建設的平方公里陣列，將把這些研究變成關于我們宇宙歷史的豐富知識來源。