研究人员揭开超低频引力波的秘密

伯明翰大学的研究人员表示，探测超低频引力波的新方法可以与其他不太敏感的测量相结合，为我们宇宙的早期发展提供新的见解。

引力波——爱因斯坦时空结构中的涟漪——以光速穿越宇宙，具有各种波长或频率。科学家们尚未设法探测到极低“纳赫兹”频率的引力波，但目前正在探索的新方法有望很快确认第一个低频信号。

主要的方法是使用射电望远镜来探测引力波，利用脉冲星——奇异的死星，以非常规律的方式发出无线电波脉冲。例如，NANOGrav 合作项目的研究人员使用脉冲星来精确计算毫秒脉冲星网络或阵列的旋转周期——天文学家对完美时钟网络的最佳近似——遍布整个银河系。这些可用于测量引力波在宇宙中传播时引起的分数变化。

然而，什么产生这些信号的问题尚未确定。伯明翰大学引力波天文学研究所的科学家们认为，仅使用脉冲星定时阵列 (PTA) 的数据很难确定答案。

相反，在今天(2021 年 10 月 18 日)发表在《自然天文学》杂志上的一封信中，他们建议将这些新数据与欧洲航天局盖亚任务等其他项目的观测结果相结合，将有助于从最早的时期仍然存在的不同信号。我们的宇宙被解开和解释。

超低频引力波的主要理论是它们是由合并星系中心的超大质量黑洞群引起的。随着星系合并，它们的中央黑洞配对，形成双星并产生引力波。在这种情况下，PTA 探测引力波将为研究星系的组装和生长的天体物理学提供令人兴奋的新方法。

但也有其他的可能性。纳赫兹引力波可以在星系和黑洞形成之前讲述我们婴儿宇宙的故事。事实上，有人提出，在大爆炸后不久，其他过程可能会产生极低频的引力波信号;例如，如果宇宙在正确的温度下经历了物理学家所说的相变。

主要作者克里斯托弗·摩尔博士说：“最近 NANOGrav 可能已经发现了使用脉冲星定时阵列的引力波信号的第一个初步暗示，我们预计未来几年将是此类科学的黄金时代。对这些信号的各种解释令人兴奋，但也是一个迷宫。我们需要一种方法来区分不同的可能来源。目前，仅凭脉冲星定时阵列数据很难做到这一点。”

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