费米太空望远镜搜寻源自巨型黑洞的神秘引力波

2022/5/7 15:14:07 来源:新浪科技 作者:叶倾城 责编:长河

北京时间 5 月 7 日消息,据国外媒体报道,我们的宇宙时空是是充满引力波的“涟漪海洋”,天文学家认为,古老星系中环绕一对超大质量黑洞的引力波波长可以达到光年等级,过去几十年里,科学家一直试图探索观测这种神秘引力波。目前,基于美国宇航局费米太空望远镜,他们距离观测“黑洞引力波”更近一步了

费米太空望远镜探测的伽马射线是一种高能量光形式,一支国际科学家团队研究了从脉冲星采集的费米望远镜数据,这些脉冲星是以超新星爆炸方式的旋转恒星内核,他们寻找这些脉冲星释放伽马射线到达地球所需时间的微小变化,这种变化可能是由光线到达地球途中遭受引力波影响产生的,但他们并未获得什么发现。

虽然他们并未探测到引力波,但分析结果表明,伴随着更多的观测,费米望远镜可能会观测到引力波的存在。美国海军研究实验室物理学家马修・科尔(Matthew Kerr)说:“当我们发现费米望远镜能勘测长引力波时,我们感到非常吃惊,射电研究进行类似的勘测探索已有多年时间,但费米望远镜具有一些特殊的功能,使得它成为此次天文观测中非常强大的工具。”

当大质量天体加速时,将产生光速等级的引力波,2015 年,陆基激光干涉仪引力波天文台首次探测到引力波的存在,该天文台能勘测到波长数百公里的引力波涟漪,这些引力波涟漪能瞬间掠过地球,预计即将发射的太空激光天线(LISA)可以接收到波长数十亿公里的引力波。

目前,科尔和研究人员正在搜索宇宙中波长数光年或者数万亿公里的引力波,意味着这些引力波需要几年时间才能抵达地球,2015 年首次探测到的引力波涟漪仅是引力波背景的一部分,引力波背景是一种随机产生的“波海”,部分是由一对超大质量黑洞产生的,通常情况下这样的黑洞位于合并星系中心区域。

为了发现引力波,科学家需要一种叫做“脉冲星计时阵列”的星系大小等级的探测器,该阵列使用一组特定的毫秒脉冲星,它们旋转得像搅拌机叶片一样快,毫秒脉冲星将释放射电、伽马射线等辐射束,就像宇宙时钟一样,呈现令人难以置信的规律性脉动。

当长引力波在脉冲波和地球之间穿过的时候,其释放的射电、伽马射线到达的时间会推迟或者提前十亿分之一秒,通过在一组脉冲星中寻找脉冲变化的特定模式,科学家们希望它们能揭晓引力波在其周围产生的变化。

数十年以来,射电天文学家一直使用“脉冲星计时阵列”的方法观测引力波,该方法对引力波十分敏感,但是星际效应使射电数据分析变得很复杂。太空中布满杂乱的射电信息,跨越数光年会产生较复杂的效应,使射电轨迹发生弯曲,这将改变不同频率脉冲的到达时间,而伽马射线则不受这些复杂效应的影响。

在探测引力波背景时,费米太空望远镜的勘测结果比脉冲星计时阵列准确率提高 30%,预计再用 5 年的时间收集和分析脉冲星数据,就可以消除太空中游离电子信息的干扰因素。

未来十年里,射电和伽马射线天文学家都希望能够采集到环绕一对巨型黑洞的高灵敏度引力波信号。费米太空望远镜具有前所未有的精确测量伽马射线到达时间的能力,并且它具有较广阔的勘测视野范围,自该望远镜发射以来,不断地向我们提供有关伽马射线的最新信息,目前我们期待着下一个惊人发现!

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关键词:宇宙黑洞太空望远镜

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