全天引力波背景。南半球天空似乎集中了更多的引力波。Grunthal / Nathan / MNRAS

近日由澳大利亞斯威本理工大學天文學家主導的一個國際科研小組，通過基于多個脈沖星建立的“星系級”引力波探測器，繪制了一張有史以來最為詳細的宇宙引力波背景圖。通過這張圖，科學家不但再一次證明了時空在“顫抖”，還意外地在南半球的天空中，發(fā)現(xiàn)了一個神秘的引力波“熱區(qū)”。

這張引力波背景圖是通過MeerKAT“脈沖星計時陣列”繪制的。MeerKAT是一組位于南非的射電望遠鏡，是一組靈敏度極高的尖端設備。MeerKAT可以以納秒的級別，對脈沖星陣列的脈沖間隔作極為精確的測量和比對。

所謂脈沖星是指高速自轉的中子星。因其產(chǎn)生的射束會周期性掃過地球，發(fā)生脈沖式閃爍而得名。

脈沖星的脈沖周期極其精確和穩(wěn)定，可以當作自然的鐘表。引力波導致的時空微弱波動會使脈沖星脈沖到達地球的時間間隔產(chǎn)生微妙的差異。利用銀河系中的多顆脈沖星，可以搭建一臺“星系級”的巨型虛擬探測器，來感知時空的這種波動。

使用MeerKAT，科學家繪制了一幅有史以來細節(jié)最為豐富的引力波背景圖。

所謂引力波背景，相當于由宇宙中各種引力波源產(chǎn)生的引力波交織在一起形成的引力波“白噪音”。它可以幫助科學家更加深入地了解宇宙的結構和演化，尤其是超大質(zhì)量黑洞的起源和演化、星系結構的形成，以及發(fā)生在宇宙早期階段的各種隱秘事件。

有意思的是，科學家在這張圖的南半球天空中，意外地發(fā)現(xiàn)了一個奇怪的引力波“熱區(qū)”，那里似乎集中了更多的引力波信號。

這些信號的確切來源未知。但研究人員認為這種不對稱其實表明，制造引力波背景的主力軍，確如理論所預言的那樣，是宇宙中的超大質(zhì)量黑洞。

參考

To map the vibration of the universe, astronomers built a detector the size of the galaxy
https://theconversation.com/to-map-the-vibration-of-the-universe-astronomers-built-a-detector-the-size-of-the-galaxy-244157
The MeerKAT Pulsar Timing Array: The 4.5-year data release and the noise and stochastic signals of the millisecond pulsar population
https://academic.oup.com/mnras/advance-article/doi/10.1093/mnras/stae2572/7912547