[導讀]科學(xué)家發(fā)現引力波信號可能隱藏在基于脈沖星計時(shí)的曲線(xiàn)中，如果我們揭開(kāi)引力波之謎，或將發(fā)現此前從未見(jiàn)過(guò)的且不會(huì )發(fā)光的物質(zhì)。
騰訊
科學(xué)訊（Everett/編譯）據國外媒體報道，科學(xué)家發(fā)現對宇宙“把脈”可以將無(wú)形的褶皺變得“可見(jiàn)”，關(guān)于愛(ài)因斯坦引力波的第一個(gè)證據可能存在于高速旋轉的死亡恒星所發(fā)出的光脈沖。當然，我們可能在2013年發(fā)現引力波的第一個(gè)證據，在一項新的研究中了解到黑洞合并事件的形成速率，以及來(lái)自脈沖星的光線(xiàn)是如何發(fā)生改變的。引力波是時(shí)空曲率受到擾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現象，比如當兩個(gè)黑洞相互圍繞著(zhù)旋轉，并高速運動(dòng)，可產(chǎn)生強大的引力波，黑洞的質(zhì)量越大，其移動(dòng)的速度也就越大，產(chǎn)生的引力波“時(shí)空漣漪”也就越強烈。
星系合并事件或導致劇烈的“時(shí)空漣漪”（騰訊科學(xué)配圖）
當宇宙中的巨大天體移動(dòng)時(shí)，便會(huì )擠壓以及延伸時(shí)空形成類(lèi)似波浪的漣漪，如同折疊狀態(tài)的手風(fēng)琴。對引力波的測量可以驗證廣義相對論，也有助于觀(guān)測宇宙。尋找引力波產(chǎn)生的漣漪也是一個(gè)大挑戰，部分原因是我們目前還沒(méi)有合適的工具對引力波進(jìn)行探測。針對這項研究的空間探測器任務(wù)由于缺乏資金被取消執行，而我們現在只有陸基引力波探測器是最好的選擇。位于美國路易斯安娜州和華盛頓州建造了光干涉引力波天文臺（LIGO），該裝置進(jìn)行一項重大升級計劃直到2014年。
一旦光干涉引力波設備啟動(dòng)，仍然需要四到五年的時(shí)間收集足夠的引力波證據。在此期間，引力波“獵人”只能密切關(guān)注脈沖星的細微變化來(lái)尋找引力波。這些死亡的恒星擁有致密的內核，其形成的射電波束從天體兩極端向外發(fā)射，如果射線(xiàn)束的方向直接對準地球，那么我們可以觀(guān)測到相隔固定時(shí)間出現的閃爍現象。但是當引力波產(chǎn)生時(shí)，扭曲的時(shí)空以至于脈沖星的光信號出現不規則的現象。普林斯頓大學(xué)的科學(xué)家肖恩?麥克威廉斯（Sean McWilliams）認為脈沖星對位于星系中央的超大黑洞合并事件十分敏感，這是因為諸如黑洞這樣巨大質(zhì)量的天體產(chǎn)生的時(shí)空漣漪非常明顯。
但是星系（中央黑洞）合并產(chǎn)生的引力波并不容易被探測到，這是因為來(lái)自宇宙的背景噪聲顯得較為雜亂，無(wú)法給出明確的信號。研究人員目前通過(guò)對一組脈沖星進(jìn)行觀(guān)測，如果它們的信號出現變化可暗示引力波傳遞的跡象，但現在為止這種脈沖星計時(shí)技術(shù)還沒(méi)有獲得實(shí)質(zhì)性的觀(guān)測結果。肖恩?麥克威廉斯認為可能是由于我們沒(méi)有以正確的方式審查這些數據。對此，科學(xué)家們探討了探測引力波的新方法，可以通過(guò)巨型黑洞合并事件的概率來(lái)計算宇宙背景噪聲中會(huì )觀(guān)測到何種強大和復雜的信號。
目前的分析方法可以依據黑洞合并發(fā)生概率來(lái)尋找相關(guān)的數據曲線(xiàn)。早在2010年，科學(xué)家們注意到星系團中央質(zhì)量合并的速率大于預期值，暗示了這些星系正在通過(guò)越來(lái)越頻繁的合并事件來(lái)增加質(zhì)量?；谶@個(gè)新的速率值，威廉姆斯和他的同事們計算出引力波信號的強度應該比此前預期值大三至五倍，數據曲線(xiàn)將會(huì )變得更加復雜，如果我們是通過(guò)該方法得到新的曲線(xiàn)，那么引力波信號可能就隱藏在新的數據曲線(xiàn)中，而且還未進(jìn)行具體分析。
西弗吉尼亞大學(xué)的研究人員莫拉?麥克勞克林（Maura McLaughlin）認為這樣的預測是正確的話(huà)，可能會(huì )在每年公布新的研究成果。位于德國愛(ài)因斯坦研究所的科學(xué)家也進(jìn)行了類(lèi)似的研究，通過(guò)保守分析星系合并事件來(lái)推測引力波強度研究幾乎得到了相同的成果，因此，脈沖星計時(shí)研究可能在未來(lái)數年內得出結果。
研究人員提醒，這些模型還保留著(zhù)回旋余地，現在的觀(guān)測技術(shù)還并不完善，也存在很多的不確定性，但這些可推動(dòng)尋找引力波的研究。一旦我們探測到引力波并對其進(jìn)行了解，我們就會(huì )擁有一種完全不同的工具，可以觀(guān)測到我們從未見(jiàn)過(guò)的、且不會(huì )發(fā)光的東西，這才是真正的革命性發(fā)現。
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