宇宙漣漪是什么樣的,？最詳盡的引力波背景圖出爐

小大

用微信掃描二維碼
分享至好友和朋友圈

關鍵詞：

2025-05-16 15:51:45 科普中國

宇宙漣漪是什么樣的,？最詳盡的引力波背景圖出爐,。

當你在平靜的湖面丟下一塊石頭，你會看到水面蕩起了一圈圈向外擴散的漣漪?，F(xiàn)在,，如果把宇宙想象成這樣的湖面，那么像黑洞或者中子星這樣的致密天體間的碰撞,，就是激起這些漣漪的石頭,。而這些漣漪，就是我們說的引力波,。

事實上,，除了引力波，天文學家認為在整個宇宙中,，還彌漫著引力波背景,。2024年12月3日，在三篇發(fā)表于《皇家天文學會月刊》的論文中,，天文學家利用MeerKAT射電望遠鏡捕捉到了“引力波背景”的新證據,，還繪制了一幅迄今為止最詳細的引力波背景圖。那么,，什么是引力波背景,？我們又該如何探測它呢？宇宙漣漪是什么樣的？最詳盡的引力波背景圖出爐引力波背景,。圖：Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology and South African Radio Astronomy Observatory (SARAO)

宇宙的嗡嗡聲

對于大多數(shù)人來說,，第一次“聽見”引力波是在2016年。當時,，LIGO（激光干涉引力波天文臺）團隊宣布,，他們探測到了由兩個恒星級黑洞并合產生的引力波。這是引力波的首次直接探測,，不僅驗證了愛因斯坦的理論,，還開啟了引力波天文學的新時代！

然而,，LIGO探測到的高頻引力波,，僅僅只是整個引力波譜的一部分。高頻引力波的波長較短,，適合用地球上的探測器捕捉,，除了LIGO之外，還有Virgo等探測器都可以捕捉這類型的引力波,。在引力波譜的另一端,，則是波長超長的“低頻引力波”，它們的波長可以長達幾光年,，通常是由星系中心的超大質量黑洞在相互繞轉或并合時產生的,。這些黑洞的質量是太陽的幾百萬倍甚至幾十億倍！宇宙漣漪是什么樣的,？最詳盡的引力波背景圖出爐引力波譜。圖：ESA

當來自宇宙各地的低頻引力波信號疊加在一起時,，就形成了一種整體性的背景“嗡嗡聲”,。想象一下，在一個嘈雜的房間里,，盡管你聽不清楚每個人在說什么,，但整體的嗡嗡聲卻很清楚。天文學家把這種背景噪聲稱為引力波背景,。

低頻引力波：怎么探測,？

但問題是，低頻引力波的波長太長了,，要探測這種引力波,，我們需要一個與其波長相當?shù)奶綔y器。換句話說,，我們需要的是一個覆蓋銀河系的超大探測器,！對于現(xiàn)有的技術而言，這簡直就是天方夜譚，但天文學家卻找到了一個絕妙的解決辦法——脈沖星計時陣,。

什么是脈沖星呢,？簡單來說，脈沖星是一種高速旋轉的中子星,，它們每秒可自轉數(shù)百次,。它們就像宇宙中的“燈塔”，以極其穩(wěn)定的節(jié)奏向地球發(fā)射信號,。這些信號的到達時間精準到納秒級,，所以脈沖星可以被視為超精密的宇宙時鐘。

天文學家通過尋找分布在不同方向的脈沖星,，利用它們之間的相對位置,，構建了一個類似銀河系規(guī)模的脈沖星網絡。每顆脈沖星就像一個“探測點”,，多個探測點協(xié)同工作,，就相當于構建了一個銀河系級別的引力波探測器。

那么,，如何利用這張“脈沖星網絡”來檢測引力波背景呢,？

宇宙漣漪是什么樣的？最詳盡的引力波背景圖出爐脈沖星計時陣,。圖：M. Kramer / MPIfR / EPTA

當引力波穿過地球與脈沖星之間的空間時,，會稍微拉伸或壓縮時空，從而使脈沖星信號到達地球的時間發(fā)生輕微的偏差,。想象一下,，一個超級穩(wěn)定的“宇宙時鐘”，它的時間變得稍微快了或慢了——這就是引力波留下的痕跡,。

12 全文共 2 頁下一頁

關閉

宇宙漣漪是什么樣的,？最詳盡的引力波背景圖出爐

相關新聞

今日熱點

頻道熱點