費(fèi)米檢測伽馬射線,這是能量最高的光形式。一個(gè)國際科學(xué)家小組檢查了十多年來從脈沖星(快速旋轉(zhuǎn)的恒星核心,作為超新星爆炸)收集的費(fèi)米數(shù)據(jù)。他們尋找來自這些脈沖星的伽馬射線到達(dá)時(shí)間的輕微變化,這些變化可能是由于光線在到達(dá)地球的途中經(jīng)過引力波而造成的。但是他們沒有發(fā)現(xiàn)任何變化。雖然沒有檢測到波,但分析表明,隨著更多的觀測,這些波可能在費(fèi)米觀測的范圍內(nèi)。
4月7日,《科學(xué)》雜志在線發(fā)表了由科爾和德國波恩馬克斯-普朗克射電天文研究所研究員阿迪塔-帕塔薩拉西共同領(lǐng)導(dǎo)的這項(xiàng)研究結(jié)果。當(dāng)大質(zhì)量物體加速時(shí),它們會(huì)產(chǎn)生以光速飛行的引力波。地面激光干涉儀引力波天文臺(tái)在2015年首次探測到引力波,可以感覺到從波峰到波峰幾十到幾百英里長的漣漪,這些漣漪在短短幾分之一秒內(nèi)從地球上滾過。即將推出的天基激光干涉儀空間天線將探測到數(shù)百萬至數(shù)十億英里長的波。
克爾和他的團(tuán)隊(duì)正在尋找長達(dá)光年或數(shù)萬億英里的波紋,這些波紋需要數(shù)年才能通過地球。這些長長的波紋是引力波背景的一部分,是由宇宙中合并星系中心的一對(duì)超大質(zhì)量黑洞部分產(chǎn)生的隨機(jī)波海。
為了找到它們,科學(xué)家需要銀河系大小的探測器,稱為脈沖星計(jì)時(shí)陣列。這些陣列使用特定的毫秒脈沖星組,它們的旋轉(zhuǎn)速度和攪拌機(jī)的刀片一樣快。毫秒脈沖星掃射輻射束,從無線電到伽馬射線,經(jīng)過我們的視線,似乎以令人難以置信的規(guī)律性進(jìn)行脈沖,就像宇宙時(shí)鐘。
當(dāng)長引力波在這些脈沖星和地球之間通過時(shí),它們將光的到達(dá)時(shí)間延遲或提前了十億分之一秒。通過在一個(gè)陣列的脈沖星中尋找特定的脈沖變化模式,科學(xué)家們期望他們能夠揭示出從它們身邊滾過的引力波。
這個(gè)可視化圖顯示了兩個(gè)質(zhì)量幾乎相等的黑洞(黑球)在螺旋式旋轉(zhuǎn)并合并時(shí)發(fā)出的引力波。黑洞附近的黃色結(jié)構(gòu)說明了該區(qū)域的強(qiáng)烈時(shí)空曲率。橙色的波紋代表了由快速運(yùn)行的質(zhì)量引起的時(shí)空扭曲。這些扭曲擴(kuò)散并減弱,最終成為引力波(紫色)。
射電天文學(xué)家?guī)资陙硪恢痹谑褂妹}沖星計(jì)時(shí)陣列,他們的觀測對(duì)這些引力波是最敏感的。但是星際效應(yīng)使無線電數(shù)據(jù)的分析變得復(fù)雜。太空中充滿了雜散電子。穿過光年,它們的影響結(jié)合起來,使無線電波的軌跡發(fā)生彎曲。這改變了不同頻率的脈沖的到達(dá)時(shí)間。伽馬射線不會(huì)受到這些復(fù)雜因素的影響,它既提供了一個(gè)補(bǔ)充性的探測器,也是對(duì)無線電結(jié)果的一個(gè)獨(dú)立確認(rèn)。
當(dāng)涉及到可能探測引力波背景時(shí),費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡的結(jié)果精確度已經(jīng)達(dá)到無線電脈沖星計(jì)時(shí)陣列的30%,再經(jīng)過五年的脈沖星數(shù)據(jù)收集和分析,它將具有同樣的能力,而且還可以不必?fù)?dān)心所有這些雜散電子。
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