使用迄今为止最大的引力波探测器，我们证实了早期的报告，即宇宙结构正在不断振动。这种背景隆隆声很可能是由星系中心的巨大黑洞之间的碰撞引起的。
我们的探测器——遍布整个星系的一系列快速旋转的中子星——的结果表明，这种“引力波背景”可能比之前想象的更响亮。我们还制作了迄今为止最详细的天空引力波地图，并在南半球发现了一个有趣的活动“热点”。
空间和时间的涟漪
引力波是织物上的波纹和。它们是在极其密集和巨大的物体绕轨道运行或相互碰撞时产生的。
宇宙中密度最大、质量最大的物体是，死亡恒星的残余物。研究黑洞的唯一方法之一是寻找它们彼此靠近时发出的引力波。
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就像光一样，引力波也是以光谱形式发射的。最大质量的黑洞发出最慢、最强大的波——但为了研究它们，我们需要一个与银河系大小相同的探测器。
相对较小的黑洞之间碰撞产生的高频引力波可以用地球探测器探测到，并于 2015 年首次被观测到。然而，证据因为直到去年才发现更慢、更强大的波浪的存在。
世界各地的几个天文学家小组通过密切观察特定类型恒星群的行为，组装了银河尺度的引力波探测器。我们的实验，MeerKAT Pulsar 定时阵列，是这些银河尺度探测器中最大的。
今天，我们宣布了低频引力波的进一步证据，但与之前的结果有一些有趣的差异。在其他实验的三分之一时间内，我们就发现了一个信号，暗示宇宙比预期的更加活跃。
我们还能够比以往更准确地绘制星系合并后留下的宇宙结构。
黑洞、星系和脉冲星
科学家相信，大多数星系的中心都存在着一个被称为超大质量黑洞的巨大物体。尽管它们的质量巨大——是我们质量的数十亿倍——这些宇宙巨星很难研究。
天文学家几十年来就知道超大质量黑洞，但只直接观测到过一个2019年首次。
当两个星系合并时，它们中心的黑洞开始螺旋向彼此靠近。在这个过程中，它们发出缓慢而强大的引力波，使我们有机会研究它们。
我们使用另一组奇异的宇宙物体来做到这一点：脉冲星。这些恒星密度极高，主要由中子组成，其大小可能与城市相当，但重量是太阳的两倍。
脉冲星每秒旋转数百次。当它们旋转时，它们就像灯塔一样，用数千光年外的辐射脉冲撞击地球。对于某些脉冲星，我们可以在纳秒内预测脉冲何时击中我们。
我们的引力波探测器利用了这一事实。如果我们在同一时间段内观察到许多脉冲星，并且我们对脉冲何时以特定方式撞击我们的判断是错误的，那么我们就知道引力波正在拉伸或挤压地球和脉冲星之间的空间。
然而，我们看到的不仅仅是一个波浪，而是充满了在各个方向纵横交错的波浪的宇宙海洋——宇宙历史上所有星系合并产生的回响涟漪。我们称之为引力波背景。
一个令人惊讶的响亮信号——以及一个有趣的“热点”
为了探测引力波背景，我们使用了MeerKAT射电望远镜在南非。 MeerKAT 是世界上最灵敏的射电望远镜之一。
作为 MeerKAT 脉冲星计时阵列的一部分，它已经对一组 83 颗脉冲星进行了大约五年的观测，精确测量它们的脉冲到达地球的时间。这使我们找到了与引力波背景相关的模式，只是它与其他实验发现的有点不同。
该图案代表了地球和脉冲星之间的空间和时间如何被它们之间通过的引力波所改变，其强度比预期的更强大。
这可能意味着相互绕转的超大质量黑洞比我们想象的要多。如果是这样，就会引发更多问题——因为我们现有的理论表明，超大质量黑洞的数量应该比我们看到的要少。
我们探测器的尺寸以及 MeerKAT 望远镜的灵敏度意味着我们可以极其精确地评估背景。这使我们能够创建迄今为止最详细的引力波背景图。以这种方式绘制背景对于理解我们宇宙的宇宙结构至关重要。
它甚至可能引导我们找到所观测到的引力波信号的最终来源。虽然我们认为背景很可能是这些巨大黑洞的相互作用产生的，但它也可能源于大爆炸后早期充满活力的宇宙的变化——或者甚至可能是更奇异的事件。
我们创建的地图显示了南半球天空中引力波活动的一个有趣的“热点”。这种不规则性支持了背景是由超大质量黑洞而不是其他替代物产生的想法。
然而，制造一个银河大小的探测器非常复杂，现在判断这是真实的还是统计异常还为时过早。
为了证实我们的发现，我们正在努力将我们的新数据与其他国际合作的结果结合起来国际脉冲星计时阵列。
