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新方法可接收超低频引力波,或可揭秘“婴儿时期”的宇宙

Chloe Ma

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伯明翰大学的研究人员表示,检测超低频引力波的新方法可以与其他测量方法相结合,对了解宇宙早期发展提供新的见解。

爱因斯坦时空结构中的涟漪——引力波,具有各种波长和频率,正以光速穿过宇宙。 科学家们还没有探测到极低的“纳米赫兹”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批低频信号。

主要的方法是使用射电望远镜,利用脉冲星,以一定的规律发出无线电波脉冲来探测引力波。

然而,是什么产生了这些信号,这个问题还没有人能确定。伯明翰大学引力波天文学研究所的科学家们认为,仅使用脉冲星计时阵列(PTAs)的数据来确定一个答案将是非常困难的。

在2021年10月18日发表在《自然·天文学》上的研究中,科学家建议将这些新数据与其他项目(如欧洲航天局的盖亚任务)的观测结合起来,这将有助于对宇宙最早时期存在的不同信号进行拆分和解释。

关于超低频引力波的主要理论是,它们是由位于合并星系中心的超大质量黑洞群引起的。当星系合并时,它们的中心黑洞会配对,形成双星并产生引力波。在这种情况下,脉冲星计时阵列对引力波的探测将为研究星系的构成和生长的天体物理学提供新方法。

此外,纳米赫兹引力波也可能揭秘在星系和黑洞形成之前的“婴儿时期”的宇宙。事实上,有人提出,极低频率的引力波信号可能是在大爆炸后不久由其他过程产生的,例如:宇宙在合适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:“脉冲星计时阵列可能会对古代宇宙学过程提供前所未有的洞察力。开发新方法来解释这个过程将意味着我们可以真正开始了解我们的宇宙是如何形成的。”

该研究论文题为"Ultra-low-frequency gravitational waves from cosmological and astrophysical processes",已发表在《自然·天文学》期刊上。主要作者为Christopher J. Moore和Alberto Vecchio。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料:https://www.nature.com/articles/s41550-021-01489-8


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