伯明翰大學(xué)的研究人員表示，探測超低頻引力波的新方法可以與其他不太敏感的測量相結(jié)合，為我們宇宙的早期發(fā)展提供新的見解。
引力波——愛因斯坦時空結(jié)構(gòu)中的漣漪——以光速穿越宇宙，具有各種波長或頻率。科學(xué)家們尚未設(shè)法探測到極低“納赫茲”頻率的引力波，但目前正在探索的新方法有望很快確認(rèn)第一個低頻信號。
主要的方法是使用射電望遠(yuǎn)鏡來探測引力波，利用脈沖星——奇異的死星，以非常規(guī)律的方式發(fā)出無線電波脈沖。例如，NANOGrav 合作項(xiàng)目的研究人員使用脈沖星來精確計(jì)算毫秒脈沖星網(wǎng)絡(luò)或陣列的旋轉(zhuǎn)周期——天文學(xué)家對完美時鐘網(wǎng)絡(luò)的最佳近似——遍布整個銀河系。這些可用于測量引力波在宇宙中傳播時引起的分?jǐn)?shù)變化。
然而，什么產(chǎn)生這些信號的問題尚未確定。伯明翰大學(xué)引力波天文學(xué)研究所的科學(xué)家們認(rèn)為，僅使用脈沖星定時陣列 (PTA) 的數(shù)據(jù)很難確定答案。
相反，在今天(2021 年 10 月 18 日)發(fā)表在《自然天文學(xué)》雜志上的一封信中，他們建議將這些新數(shù)據(jù)與歐洲航天局蓋亞任務(wù)等其他項(xiàng)目的觀測結(jié)果相結(jié)合，將有助于從最早的時期仍然存在的不同信號。我們的宇宙被解開和解釋。
超低頻引力波的主要理論是它們是由合并星系中心的超大質(zhì)量黑洞群引起的。隨著星系合并，它們的中央黑洞配對，形成雙星并產(chǎn)生引力波。在這種情況下，PTA 探測引力波將為研究星系的組裝和生長的天體物理學(xué)提供令人興奮的新方法。
但也有其他的可能性。納赫茲引力波可以在星系和黑洞形成之前講述我們嬰兒宇宙的故事。事實(shí)上，有人提出，在大爆炸后不久，其他過程可能會產(chǎn)生極低頻的引力波信號;例如，如果宇宙在正確的溫度下經(jīng)歷了物理學(xué)家所說的相變。
主要作者克里斯托弗·摩爾博士說：“最近 NANOGrav 可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了使用脈沖星定時陣列的引力波信號的第一個初步暗示，我們預(yù)計(jì)未來幾年將是此類科學(xué)的黃金時代。對這些信號的各種解釋令人興奮，但也是一個迷宮。我們需要一種方法來區(qū)分不同的可能來源。目前，僅憑脈沖星定時陣列數(shù)據(jù)很難做到這一點(diǎn)。”
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