宇宙漣漪是什么樣的？最詳盡的引力波背景圖出爐(2)

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2025-05-16 15:51:45 科普中國

引力波背景的存在會導(dǎo)致脈沖星對之間的信號到達(dá)時間產(chǎn)生特定的相關(guān)性。這種相關(guān)性并不是憑空猜測出來的,，而是由理論嚴(yán)格推導(dǎo)的,。天文學(xué)家將這種模式繪制成一條叫做Hellings-Downs曲線的圖，它描述了不同方向的脈沖星對之間的時間延遲相關(guān)性如何隨著它們在天空中的夾角變化而變化,。

這條曲線的特別之處在于，它與引力波的傳播方向無關(guān)，成為了檢測引力波背景的重要標(biāo)準(zhǔn),。如果觀測數(shù)據(jù)與Hellings-Downs曲線吻合，就意味著我們成功探測到了引力波背景,。如果數(shù)據(jù)偏離這條曲線,，那可能是觀測噪聲或其他干擾因素引起的，需要進(jìn)一步驗證,。

引力波背景圖

在新的研究中,，天文學(xué)家利用了MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡來觀測脈沖星。這臺位于南非的超級望遠(yuǎn)鏡由64個天線陣列組成,，它的靈敏度非常高,，可以捕捉到來自宇宙深處的微弱信號,。

宇宙漣漪是什么樣的,？最詳盡的引力波背景圖出爐 MeerKAT射電望遠(yuǎn)鏡,。圖：Space in Africa

天文學(xué)家利用它對83顆脈沖星進(jìn)行了4.5年的觀測,，精確記錄了這些脈沖星信號到達(dá)地球的時間,。分析結(jié)果顯示，觀測數(shù)據(jù)與“Hellings-Downs曲線”吻合的非常好，為引力波背景存在提供了有力的證據(jù),。觀測到的引力波背景的確鑿證據(jù)——Hellings-Downs曲線,。圖：Miles et al. 2024

此外,，研究人員還繪制了迄今為止最詳細(xì)的引力波背景圖,。通常認(rèn)為,，引力波背景應(yīng)該在天空中均勻分布,，但新繪制的圖顯示，在南半球天空中出現(xiàn)了一個引力波活動的“熱點”,。這個熱點可能是一個異常巨大的雙超大質(zhì)量黑洞系統(tǒng)發(fā)出的信號,。不過，科學(xué)家還不確定這個熱點是信號本身,，還是觀測數(shù)據(jù)的噪聲造成的偏差。這就像你在嘈雜的房間里聽到一陣嗡嗡聲時,，發(fā)現(xiàn)某個角落的聲音特別響,，但卻無法確認(rèn)到底是某人大聲說話,，還是音響出現(xiàn)了問題。

宇宙漣漪是什么樣的？最詳盡的引力波背景圖出爐在南半球發(fā)現(xiàn)的一個“熱點”。圖：Rowina Nathan

仍有許多謎題

值得注意的是,，引力波背景的具體來源仍然是個謎,。雖然目前主流觀點認(rèn)為它主要來源于超大質(zhì)量黑洞的并合，但其他可能性也未被排除,。例如，早期宇宙中的“氣泡”碰撞也可能會產(chǎn)生引力波,。

未來,，MeerKAT團(tuán)隊將與全球其他脈沖星計時陣合作，整合更多數(shù)據(jù),。通過國際協(xié)作,，天文學(xué)家希望解鎖更多關(guān)于黑洞、早期宇宙和其他未知物理現(xiàn)象的謎團(tuán),?；蛟S有一天，通過傾聽宇宙的嗡嗡聲,，我們將解開那些前所未見的秘密,。

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(責(zé)任編輯：盧其龍 CN070)

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