
6月29日,五個獨立的射電天文學家團隊發表了一系列論文,這些論文表明宇宙充滿了通過碰撞超級質量黑洞而產生的引力波。
這北美,,,,歐洲,印度,,,,中國人和澳大利亞人團隊監視了迅速旋轉的死星,稱為脈衝星,以收集有關引力波的信息。
“今天提出的結果標誌著進入宇宙的新旅程的開始,以揭示其一些未解決的奧秘,”邁克爾·基思(Michael Keith)曼徹斯特大學喬德雷(Jodrell)天體物理學中心的天體物理學講師和歐洲Pulsar定時陣列(EPTA)的成員陳述。
引力波是時空的結構中的漣漪,它以光的速度穿越宇宙。雖然阿爾伯特愛因斯坦預測了他們的存在1916年,在2015年,激光干涉儀重力波動台(Ligo)合作在地球上檢測到時空振動之前,將近一個世紀的時間花了近一個世紀。
重力波會導致空間伸展和壓縮。通過仔細測量空間中的物體如何改變其位置相對於彼此的位置,科學家可以推斷引力波的傳遞。Ligo監視了2.5英里長(4公里)的隧道的長度的變化少於質子的大小。得益於這一工程專長,2015年的研究人員發現了由黑洞與太陽一樣大的次數。
但是,為了檢測高質量黑洞產生的引力波的低頻隆隆聲,比太陽的巨大數十億倍需要比地球尺寸大得多的探測器。
銀河級重力波檢測器
天文學家衡量地球與脈衝星之間的距離如何銀河系由於引力波穿過我們的星係而變化。這被稱為脈衝星時陣列。
脈衝星是超新星爆炸的殘餘物:垂死的恆星倒塌成高度磁化并快速旋轉中子星連續散發電磁輻射的光束。梁可以每秒幾百次掃過空間。當其中一些指向地球時,它們看起來是高度規則的無線電脈衝。
“脈衝星是出色的自然鐘,”大衛冠軍Max Planck射電天文學研究所和EPTA研究所的科學家在聲明中說。 “我們使用他們的信號的難以置信的規律性來搜索他們的滴答作用,以檢測到時空的微妙伸展和擠壓。”
英國天文學家Jocelyn Bell Burnell觀察到1967年的第一個脈衝星。在過去的15年中,來自不同團隊的射電天文學家仔細監測了總共約100個迅速旋轉的脈衝星的脈衝。
“脈衝星實際上是非常微弱的無線電來源,因此我們每年需要數千小時在世界上最大的望遠鏡上進行此實驗。”毛拉·麥克勞克林(Maura McLaughlin)西弗吉尼亞大學的物理與天文學教授和北美納米爾茨引力波(Nanograv)說,陳述。
而不是檢測通過通過銀河系,這五個不同的團隊研究了充滿宇宙的低頻引力波的整個背景。脈衝星和地球之間距離的緩慢振盪極為微小 - 按照數千萬美元的一部分的順序 - 天文學家必須仔細建模所有可能出現在其觀察結果中的噪音來源,包括無線電脈衝云通過地球穿過的氣體和塵埃,貫穿太空的運動,以及遠程望遠鏡的移動,這些都在往來。
長達15年的宇宙狩獵終於揭示了超級質量黑洞可能產生的引力波信號的第一個暗示。 “當我看到引力波形出現時,我得到了蝴蝶。”斯蒂芬·泰勒(Stephen Taylor)范德比爾特大學(Vanderbilt University)和納米格拉夫(Nanograv)合作主席在新聞發布會上說。
超級質量?
儘管該信號還沒有達到科學界設定的探測的黃金標準,但天文學家對他們的結果充滿信心,他們為可能由成對的巨大黑洞產生的引力背景提供了“令人信服的證據”。
大多數星系的中心都有一個巨大的黑洞(例如銀河系自己的射手座A*和遙遠的M87*最近成像通過事件地平線望遠鏡)。這些宇宙怪物的質量範圍從太陽的數十萬倍到令人震驚的十億倍。隨著星系的碰撞,它們巨大的黑洞可能會彼此附近。當他們以緩慢而不斷的宇宙華爾茲互相繞圈時,他們散發出天文學家一直在尋找的低頻引力波。
“現在,我們終於有強有力的證據表明,確實存在許多非常龐大和近距離的二進製文件。一旦兩個黑洞變得足夠近,可以被Pulsar Time Arrays看到,沒有什麼可以阻止他們在短短幾百萬年內合併,”盧克·凱利(Luke Kelley),加州大學伯克利分校的天文學助理兼職教授,以及納米格拉夫的天體物理學小組主席,在一份聲明中說。
強烈的身體過程發生在大霹靂也可能有助於重力波背景。隨著團隊結合他們的數據集並繼續觀察,他們將更詳細地調查巨大的黑洞對的特性,甚至是早期宇宙中的異國物理學。
泰勒說:“我們的組合數據將更加強大。” “我們很高興發現他們將揭示有關我們宇宙的秘密。”