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新研究：天文学家或在脉冲恒星中发现另一种引力波迹象

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Emma Chou • 2021-09-16 10:44:37　来源：前瞻网　E3594G0

引力波干涉仪(如LIGO)是令人印象深刻的工程壮举，经过多年的打磨，测量了由巨大宇宙物体产生的时空中难以探测的涟漪。

但宇宙给了我们另一个工具，我们或许可以用它来探测难以捉摸的引力波信号。脉冲星是一种死亡恒星，它们精确计时的闪光延迟可能是宇宙引力波背景的暗示——数十亿年来宇宙碰撞和恒星爆炸的嗡嗡声。

今年早些时候，NANOGrav合作组织宣布他们可能探测到了这种嗡嗡声。现在，由澳大利亚ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)的天体物理学家Boris Goncharov和Ryan Shannon领导的另一个小组公布了他们自己的结果。

虽然他们的结论更为保守，但其结果与引力波背景并不矛盾。这表明，我们可能最终还是找对了对象——但在做出结论性的声明之前，仍有大量工作要做。

研究人员在论文中写道:“最近，北美引力波合作纳米赫兹天文台(NANOGrav)在他们12.5年的数据集中发现了相同频谱的证据。”

“在这里，我们报告了使用帕克斯脉冲星计时阵列（Parkes Pulsar Timing Array）第二次数据发布了背景搜索。如果我们被迫在两种纳米重力模型(一种有共同频谱过程，另一种没有)中做出选择，我们会更支持相同频谱过程。”

引力波天文学仍处于起步阶段。我们已经在地球上使用LIGO-Virgo干涉仪探测到了引力波——由黑洞和中子星碰撞产生的巨大光点。但是宇宙中应该有一个更微弱的信号——引力波背景。

这是宇宙历史上累积的信号。每一对黑洞或中子星的碰撞，每一颗核坍缩的超新星——甚至是大爆炸本身——都应该在时空中产生涟漪。

经过这么长时间，这些波会变得很弱，很难找到，但它们都被预测会在宇宙背景中形成一种共振的“嗡嗡声”。

现在我们已经确认引力波的存在并且可以被探测到——这一发现才6年——科学家们正在寻找引力波背景。它可能会揭示很多关于宇宙历史的信息——破解它将是一个重大的科学突破。虽然这并不容易，但脉冲星显示出了很多希望。

脉冲星是中子星的一种，疯狂高速旋转，并且以这样一种方式定向，当它们这样做时，它们的两极会闪烁出发射光束——就像一个宇宙灯塔。由于这些毫秒脉冲的规律，我们可以在它们的一系列潜在应用中使用延时。这被称为脉冲星计时阵列。

因为引力波会扭曲时空，理论上，它们应该会在脉冲星计时上产生微小的延迟。这是NANOGrav团队在他们的数据中发现的，也是OzGrav团队一直在寻找的。

Shannon今年早些时候表示:“(引力波)背景会拉伸和收缩脉冲星和地球之间的空间时间，导致脉冲星信号到达的时间比没有引力波的情况要晚一点(拉伸)或早一点(收缩)。”

研究小组分析了来自澳大利亚帕克斯的Murriyang射电望远镜的数据，发现脉冲星发射的时间偏差与我们从引力波背景中预期的一致。他们还排除了其他可能的信号来源，比如木星和土星的干扰。

然而，仍然没有足够的数据来证实确实是在观察引力波背景，而不是普通的脉冲星噪声。还需要更多的观察和数据来确定信号是否与天空中所有脉冲星相关，这将需要更多的时间和工作。