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宇宙涟漪是什么样的？最详尽的引力波背景图出炉

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2025-05-16 15:51:45  科普中国

宇宙涟漪是什么样的？最详尽的引力波背景图出炉。

当你在平静的湖面丢下一块石头，你会看到水面荡起了一圈圈向外扩散的涟漪。现在，如果把宇宙想象成这样的湖面，那么像黑洞或者中子星这样的致密天体间的碰撞，就是激起这些涟漪的石头。而这些涟漪，就是我们说的引力波。

事实上，除了引力波，天文学家认为在整个宇宙中，还弥漫着引力波背景。2024年12月3日，在三篇发表于《皇家天文学会月刊》的论文中，天文学家利用MeerKAT射电望远镜捕捉到了“引力波背景”的新证据，还绘制了一幅迄今为止最详细的引力波背景图。那么，什么是引力波背景？我们又该如何探测它呢？引力波背景。图：Carl Knox, OzGrav/Swinburne University of Technology and South African Radio Astronomy Observatory (SARAO)

宇宙的嗡嗡声

对于大多数人来说，第一次“听见”引力波是在2016年。当时，LIGO（激光干涉引力波天文台）团队宣布，他们探测到了由两个恒星级黑洞并合产生的引力波。这是引力波的首次直接探测，不仅验证了爱因斯坦的理论，还开启了引力波天文学的新时代！

然而，LIGO探测到的高频引力波，仅仅只是整个引力波谱的一部分。高频引力波的波长较短，适合用地球上的探测器捕捉，除了LIGO之外，还有Virgo等探测器都可以捕捉这类型的引力波。在引力波谱的另一端，则是波长超长的“低频引力波”，它们的波长可以长达几光年，通常是由星系中心的超大质量黑洞在相互绕转或并合时产生的。这些黑洞的质量是太阳的几百万倍甚至几十亿倍！引力波谱。图：ESA

当来自宇宙各地的低频引力波信号叠加在一起时，就形成了一种整体性的背景“嗡嗡声”。想象一下，在一个嘈杂的房间里，尽管你听不清楚每个人在说什么，但整体的嗡嗡声却很清楚。天文学家把这种背景噪声称为引力波背景。

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