利用新技術尋找新的引力波

一組科學家正在採用一種特殊的方法來尋找新的引力波,他們認為這種引力波的存在正不斷地衝刷著地球,科學家計畫使用一種聰明的方法,就是將整個星系變成一個巨大的天文台。這個來自科羅拉多大學博爾德分校(University of Colorado at Boulder)的團隊正利用北美納赫茲引力波天文台(nanogrv)來尋找那些因質量大、速度太慢而無法用地球上的LIGO等天文台觀測到的引力波。

發表在《天體物理雜誌通訊》上的研究表示,近年來,科學家們已經能夠記錄和研究引力波,這些引力波是由黑洞合併等等的宇宙事件所引發的,但專家認為,有越來越大的引力波不斷流過地球,就像宇宙背景噪音。

LIGO天文台發現的是高頻引力波

引力波和電磁波一樣,也分不同的波段,近年來頻繁登上科學新聞頭條的「雷射干涉儀引力波天文台(LIGO)」發現的是高頻引力波,頻率大約在幾十至上千赫茲。而這次北美納赫茲引力波天文台(NANOGrav)在分析了45顆脈衝星的觀測數據後,發現一個有趣的低頻信號,這個信號可能就是天文學家過去十年一直苦苦追尋的納赫茲引力波,其頻率比LIGO發現的引力波相差了11個數量級。

一般來說最典型的引力波源是兩個天體相互繞轉,因輻射引力波帶走了軌道能量,逐漸靠近而最終並合。LIGO和歐洲的Virgo干涉儀探測到的引力波就是來自致密雙星並合,雙星系統可以包括兩個中子星、兩個恆星級黑洞或一個中子星和一個恆星級黑洞。

可能是超大質量黑洞的合併

我們假如NANOGrav看到的信號是引力波的話,有可能是超大質量黑洞合併所產生的引力波。這種超大質量的黑洞,質量比太陽大百萬至十億倍,被認為大量存在於星系(包括我們的銀河系)中心。當兩個星系並合時,位於星系中心的超大質量黑洞有機會成對,形成雙體系統繞轉,並最終並合。

由於體量巨大,這樣的兩個黑洞互相繞轉一圈通常要花費數年甚至更長時間,其輻射的引力波頻率在納赫茲( 10-9 Hz)波段。為了證實該信號就是引力波,研究人員必須在不同脈衝星數據之間找到一種獨一無二的相關性,也就是兩顆脈衝星數據的關聯程度和它們相對地球的天空方位有關。但是,目前的NANOGrav數據中沒有發現這種相關性的顯著證據。儘管如此,這一結果還是引起了中外同行的極大興趣。

圖片來源:NANOGRAV/T. KLEIN

資料來源:DAN ROBITZSKI(2021,Jan 13).NEW TECHNIQUE USES ENTIRE MILKY WAY AS A GIANT OBSERVATORY. Futurism

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