科学家首次观测到与黑洞有关的引力波
(2023-08-10 09:45:35)
撰文:布莱恩.林恩
这幅由研究人员于2023年6月提供的插图,描绘了引力波在宇宙中拉伸和挤压时-空。
科学家们表示,他们首次观测到黑洞和其他巨大空间物体,在宇宙中移动时产生的引力波。
一组国际科学家在北美、欧洲、中国、印度和澳大利亚使用射电望远镜进行了观测。
科学家们认为,当引力波在太空中传播时,它们会挤压并拉伸所经过的一切,但研究人员多年来一直在努力寻找引力波存在的确凿证据。20世纪70年代,研究人员通过研究两颗撞击恒星的运动找到了间接证据。这项工作被列为1993年诺贝尔物理学奖的一部分。
然后,在2016年,天文学家宣布他们探测到了引力波存在的第一个直接证据。这一证据来自美国的一个名为,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的研究项目。LIGO项目使用地面望远镜仪器探测到,两个黑洞在距离地球约13亿光年处撞击时产生的引力波。
但LIGO的工作只能在高频下拾取引力波。在最新的研究中,科学家们试图找到,低频波作为确认引力波信号的一种方法。
研究人员表示,他们利用一个名为NANOGrav的项目大约15年的数据,成功地发现了这种信号。该项目长期以来一直使用北美各地的望远镜来寻找低频引力波,这一结果最近发表在《天体物理学快报》上的一项研究中。
这项研究涉及科学家将一系列射电望远镜,对准被称为脉冲星的死恒星。脉冲星在太空中旋转时会发出无线电波信号,这些信号是如此可预测,以至于科学家们确切地知道无线电波应该何时到达地球。NANOGrav成员萨拉.维格蓝说,脉冲星就像“一个在太空中滴答作响的完美规则的时钟”。她是威斯康星大学密尔沃基分校的天体物理学家。
但引力波会影响地球和脉冲星之间的距离,从而改变信号活动。研究人员检查了68颗不同脉冲星的滴答频率的微小变化。有些信号来得早,有些信号来得晚。科学家们表示,这种研究方法提供了足够的证据,证明引力波正在通过。
马克·卡米翁科夫斯基说,到目前为止,这种方法还无法准确识别这些低频波的来源。他是约翰霍普金斯大学的天体物理学家,没有参与这项最新研究。
但卡米翁科夫斯基告诉美联社,这一过程确实证明了低频引力波是,如何产生连续的背景“噪音”的。他将这种声音与人们站在聚会中间时听到的声音进行了比较,卡米翁科夫斯基说:“你会听到所有这些人在说话,但你不会听到任何特别的声音。”
奇亚拉.曼加来利说,发现的背景噪音比一些科学家预期的“更大”。她是NANOGrav团队的成员,也是耶鲁大学的天体物理学家。曼加来利告诉美联社,这可能意味着在太空中聚集的黑洞比之前想象的要多,甚至更大。
或者它可能表明,可能还有其他引力波来源,这可能会对宇宙的形成提出新的问题。例如,另一种理论认为,引力波可能是大爆炸后快速膨胀期遗留下来的。大爆炸是许多科学家认为的,创造宇宙的爆炸。
迈克尔.吉斯是该研究团队的成员,与欧洲脉冲星定时阵列(一组研究望远镜)合作。他说,地球和宇宙大爆炸之间的星系,很可能“淹没”了这种引力波。
科学家们表示,未来低频引力波可能会提供更多关于宇宙早期膨胀的信息。此外,这样的研究也有助于扩大对暗物质奥秘的研究。