超大质量黑洞可能解开我们宇宙的引力波“嗡嗡”之谜 - {$web_name} (图片来源:uux.cn/Aurore Simonnet

穿越时空的重力波和发射它们的超大品质黑洞双星的图解。(图片来源:uux.cn/Aurore Simonnet，NANOGrav兴办组织)
（神秘的地球uux.cn）据美国太空网（罗伯特·李）：本年早些时候，经过15年的检索，科学家们总算听闻了充满我们宇宙的低频引力波的背景嗡嗡声。如今，中端机报道搜寻这些时空涟漪源头的艰苦岗位可以着手了。
当下，这种状况下的首要嫌疑人是超大品质黑洞对，其品质是太阳的数百万倍，乃至数十亿倍。但是，这并不意味着没有空间给一些不寻常的嫌疑人，这或许会潜在地将我们引向新的物理学。
这项革新是由北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)兴办的探究人员获得的，他们确认了68颗高效旋转的中子星，也称为脉冲星，它们以固定的青岛环保话题评论间隔扫过地球。这种促销可以让脉冲星变成一个相当精确的宇宙时钟，称为“脉冲星计时阵列”。
当引力波在宇宙中波动时，它们会导致空间和时间，或者时空的结构被挤压。围绕这一效应的资料可以与这些脉冲星计时阵列结合起来，最后兴办一个可测试的通讯或“光谱”，供科学家探究。
但是，这并不是第一次探测到引力波。从2015年着手，激光干涉仪引力波天文台(LIGO)已然开展了早期的确认，但难题是，这些确认关乎来自各异来源的更高频率、更短波长的引力波，如恒星品质黑洞。
“NANOGrav探测到的解读白敬亭分析这些引力波的最大区别在于波长。这些引力波要长得多，”全国射电天文台(NRAO)天文学家、NANOGrav前任主席Scott Ransom告诉Space.com。
兰森还将这种差异与我们熟悉的电磁频率现象开展了较为:“假如你从电磁频谱的角度来考虑，纳米格拉夫就像射电天文学，而LIGO就像X射线天文学。”

一张图说明了引力波光谱和在时空中搜寻这些波纹所需的探测器。(图片鸣谢:uux.cn/NASA戈达德太空飞行中心)
这两种引力波在波长频率上的差异是巨大的。
从这个角度来看，LIGO探测到的引力波表现出数千英里(或千米)长的波长和毫秒到秒的频率。相比之下，NANOGrav探测到的新引力波的波长在万亿英里(或千米)的范围内。这与太阳和其邻近恒星比邻星之间的距离相似，比邻星的长度惊人地达到20光年。另外，纳米重力波长的频率是几年而不是几秒。
实际上，秋季聚焦高考资讯这意味着科学家需要兴办超过15年的NANOGrav资料来证实低频引力波测试。但是，当它发生时，等待是值得的。
这是由于这些结局有能力向我们强调有关我们宇宙的新信息。
“脉冲星计时阵列评测肯定是持久评测，你必须相当耐心，由于我们的通讯会随着时间慢慢增长，”兰森说。“低频引力波的探测意味着它们来自相当各异的来源，与LIGO和室女座的来源各异，后者是恒星品质黑洞和中子星合并。”
首要怀疑对象:超大品质黑洞双星
Ransom是探究人员兴办的一若干，他们觉得低频引力波，含有NANOGrav探测到的引力波，或许来自一个相当不可思议的来源。该团队觉得，它们或许来自成千上万的超大品质黑洞配对，在138亿年的宇宙历史进程中，它们足够接近，以至于合并在一起。
兰森阐释说，引力波前方自超大品质黑洞配对，由于这些物体彼此围绕轨道管理了几十万年。但是他说，当电波从黑洞中窃取了足够的角动量，导致后者合并时，这种电波发射总有一天会停止。
兰森说:“那时他们正释放这些巨大的重力波，并失去能量，最后他们将会相撞。”“但我们不得知有多少这样的超大品质黑洞双星，我们也不得知它们有多大，所有这些都确定了你何时才能最后探测到引力波。”

一幅插图显示了超大品质黑洞相互围绕旋转，使得时空被重力波环绕。(图片来源:uux.cn/美国宇航局/JPL加州理工学院/SwRI/MSSS/克里斯托弗·戈)
该小组的察觉与科学家持久以来期望察觉的超大品质黑洞双星相吻合。
“几十年来，理论家们一直假设超大品质黑洞双星应该形成一种通讯，其特征就像NANOGrav和其他脉冲星计时阵列所目睹的一样，”西北大学理论天体物理学家兼NANOGrav探究员卢克·Zoltan·凯利告诉Space.com。“针对大多数人来说，超大品质黑洞双星是形成引力波背景的自然最佳猜测。”
可是，这并不意味着它已然“结案”了。探究人员需要更多的间接证据来强调宇宙中存在超大品质黑洞双星这样的重大事情。
“双星面临的考验是，过去没有超大品质黑洞双星的例子被完全证实，所以我们实际上不能确定这些不可思议的物体是否存在，”Zoltan·凯利说。“也就是说，假如它们不存在，那将是一个更大的谜，由于我们得知星系包含超大品质黑洞，我们得知星系合并是它们进化的正常若干。”
让这个宇宙之谜更为繁琐的是，事实上还有其他团队在考虑低频引力波发射器的更奇特的嫌疑人。
(各异寻常的)嫌疑人
Zoltan·凯利向Space.com强调，除了双星之外，在宇宙学和粒子物理学中还有许多新的模型，在适当的状况下，也可以形成相似于NANOGrav探测到的引力波背景。
“例如，轴子或‘含混’暗物质、宇宙弦、膨胀相变和许多其他东西，”西北大学天体物理学家说。“这些或许性真正令人兴奋的是，这些模型中的每一个都试图阐释我们宇宙中一些最大的谜团。”
其中含有暗物质的性质——一种占宇宙“物质”约85%的物质形式，但由于它不与光相互作用，实际上依然不可见——以及大爆炸后导致宇宙膨胀再次加速的之谜。
“在我看来，这是双赢。假如背景是宇宙学的，它将彻底改变我们对宇宙和基础物理学的理解——这或许是科学史上最大的察觉之一，”Zoltan·凯利持续说道。“相反，假如背景来自无聊的古老超大品质黑洞双星，那么我们就可以探索宇宙中最大品质的物体是如何形成对并螺旋在一起，另外释放出比大多数全部星系在其一生中更多的能量。”
幸运的是，有一种方法可以让科学家们证实这些引力波的来源，尤其是假如引力波在天空中有一个优选的方向，这意味着它们从一个方向来的更强更亮。
“下一步是确定这些引力波来自哪里，”Zoltan·凯利说。“我们觉得我们可以经由绘制天空各异若干振幅的差异来做到这一点。假如双星形成了背景，那么我们期盼能够目睹天空各异若干的亮度差异，而假如来源是宇宙学的——比如宇宙弦或相变——那么引力波背景应该在全部天空中差不多完全一致。”
西北大学的天体物理学家补充说，该团队也很高兴能够经由或许探测到最初聚集在一起形成这种引力波背景的单个黑洞来进一步开展这项探究。
“这将是一个难以置信的机遇，运用传统的电磁望远镜找到这些来源，”Zoltan凯利补充说。“我们正相当奋斗地岗位，以找出哪些类型的电磁通讯将暗示活跃的星系核(AGN)或类星体中存在二元黑洞，以便我们可以着手检索它们。”
即使在NANOGrav探究人员最后确定低频引力波的来源之前，仅仅探测到两种各异的时空波动就已然令人震惊了。尤其令人震惊的是，在1915年的引力广义相对论中首次预测到引力波的阿尔伯特·爱因斯坦也预测到，时空中的这些涟漪会太微弱，人类永远无法探测到。
“我觉得令人惊讶的是，天文学技术和探究的进展水平如此之高，以至于在十年内，我们开启了引力波宇宙的两个完全独立的窗口，”兰森归纳道。
NANOGrav对低频引力波长达15年的检索详情在8月1日发表在《天体物理学杂志快报》上的一篇论文中透露。