使用有史以来最大的重力波检测器,我们已经证实了较早的报道 ,表明宇宙的结构在不断振动。这种背景隆隆声可能是由于存在于星系心中的巨大黑洞之间的碰撞引起的 。
我们的检测器的结果—一系列快速旋转的中子星散布在银河系中—显示这种“引力波背景”可能比以前想象的要大。我们还制作了最详细的地图,尚未在天空中引力波,并发现了南半球的活动的“热点 ”。
我们的 研究 是 出版 今天在 三篇论文 在皇家天文学会的月度通知中 。
引力波 是涟漪 空间 和 时间。它们是在令人难以置信的密度和庞大的物体轨道或彼此相撞时创建的。
宇宙中最密集 ,最庞大的物体是 黑洞,死星的残余物 。研究黑洞的唯一方法之一是在彼此接近时搜索它们发出的引力波。
有关的: 巨大的国际研究表明
就像光一样,引力波在光谱中发出。最巨大的黑洞散发出最慢 ,最强大的波浪;但是,要研究它们,我们需要一个探测器的大小 。
可以用基于地球的探测器拾取相对较小的黑洞之间碰撞产生的高频引力波 ,并于2015年首次观察到。 证据 对于较慢的存在,直到去年才发现更强大的波浪。
世界各地的几组天文学家通过仔细观察特定类型恒星的行为来组装银河级重力波检测器 。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一个。
今天,我们宣布了低频引力波的进一步证据,但与早期结果有一些有趣的差异。在其他实验的三分之一的时间里,我们发现一个信号暗示了比预期的更活跃的宇宙。
我们还能够通过比以往任何时候都更准确地融合星系来绘制留下的宇宙架构 。
科学家认为 ,大多数星系的中心都生活在一个被称为超级黑洞的巨大物体。尽管他们的质量很大—数十亿次我们的质量 太阳 —这些宇宙巨头很难研究。
天文学家已经知道超级质量黑洞已有数十年了,但只直接观察到一个 2019年第一次 。
当两个星系合并时,中心的黑洞开始互相旋转。在此过程中 ,他们发出了缓慢而强大的引力波,使我们有机会研究它们。
我们使用另一组异国宇宙对象来做到这一点: 脉冲星 。这些是非常密集的星星,主要由中子制成 ,可能是城市的大小,但是太阳的两倍。
脉冲星每秒旋转数百次。当它们旋转时,它们的作用像灯塔 ,从数千光年中撞到地球上 。对于某些脉冲星,我们可以预测该脉冲何时应将我们撞到纳秒内。
我们的引力波检测器利用了这一事实。如果我们在同一时期观察到许多脉冲星,而脉冲以非常特定的方式击中我们时 ,我们知道引力波正在伸展或挤压地球与脉冲星之间的空间 。
但是,我们希望看到一条充满海浪在各个方向上纵横交错的宇宙海洋,而不是只看到一波浪潮。宇宙历史上所有银河合并的回荡涟漪。我们将其称为重力波背景。
为了检测引力波背景,我们使用了 Meerkat射电望远镜 在南非 。Meerkat是世界上最敏感的射电望远镜之一。
作为Meerkat Pulsar定时阵列的一部分 ,它已经观察了一组83个脉冲星,大约五年了,当它们的脉冲何时到达地球时 ,它恰恰衡量。这使我们找到了一种与重力波背景相关的模式,只是它与其他实验发现的模式有所不同 。
该模式代表了地球和脉冲星之间的空间和时间如何通过它们之间的重力波变化,比预期的要强大。
这可能意味着比我们想象的要多的超级质量黑洞互相运行。如果是这样 ,这会引起更多问题—因为我们现有的理论表明,超级质量的黑洞应该比我们似乎所看到的要少 。
我们的检测器的大小以及Meerkat望远镜的灵敏度意味着我们可以以极高的精度评估背景。这使我们能够创建迄今为止重力波背景的最详细的地图。以这种方式映射背景对于理解我们宇宙的宇宙建筑至关重要 。
它甚至可能导致我们观察到的引力波信号的最终来源。尽管我们认为背景可能来自这些巨大的黑洞的相互作用,但它也可能源于大爆炸之后的早期 ,充满活力的宇宙的变化。也许还有更多异国情调的事件 。
我们创建的地图显示了南半球天空中引力活动的有趣“热点”。这种不规则性支持了由超级质量黑洞而不是其他替代方案创建的背景的想法。
但是,创建银河尺寸的检测器非常复杂,现在说这是真实的还是统计异常为时过早。
为了确认我们的发现 ,我们正在努力将我们的新数据与其他国际合作的结果相结合 国际脉冲星定时阵列 。
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