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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