一个艺术家的解释一双超大质量黑洞发出的引力波。

两个超大质量块黑洞的碰撞发出引力波在这个艺术家的插图。信贷:Aurore Simonnet NANOGrav协作

6月29日,四个独立团队的科学家宣布了自己的决定1- - - - - -4这势必撼动天体物理学:他们见过强烈的暗示很长的引力波扭曲的星系。

引力波涟漪在时空的结构时产生大量加速。他们在2015年首次发现,但最新的证据暗示了“怪物”涟漪波长为0.3秒差距(1光年)或更多;波检测,直到现在有波长的数十到数百公里。

在这里自然报告这些怪物引力波可能意味着我们对宇宙的理解,以及该领域如何发展。

新宣布的引力波如何不同于那些天文学家已经发现了吗?

引力波是首次发现双探测器的激光干涉引力波天文台(LIGO)在路易斯安那州和华盛顿州。他们感觉到两个黑洞产生的涟漪升级为彼此和合并。LIGO和其对应的处女座在欧洲已经报道很多类似的事件。

最新的结果,作者依靠特殊的恒星叫做毫秒脉冲星灯塔。团队跟踪变化超过十年之间的距离地球和毫秒脉冲星在银河系中,比较信号从数组的几十个明星灯塔。这些脉冲星计时数组(正在)是0.3秒差距敏感波或更多。

现货的证据,而LIGO和处女座的最后阶段个人合并事件——定期间隔波来自天空中一个明确的方向,四个PTA合作迄今为止只找到一个“随机背景”,一个常数随机方向的碰撞。这是与随机晃动的水池塘表面由降雨引起的。

波的起源是什么?

最可能的解释随机背景被和平是由许多成对的超大质量黑洞轨道彼此心中遥远的星系,西弗吉尼亚大学的天体物理学家萨拉Burke-Spolaor说,位于。

大多数星系黑洞被认为港口这样一个怪物,大规模数百万或数十亿倍太阳质量。和天文学家知道整个宇宙的历史,许多星系合并。如此,一些星系最终必须有两个超大质量的黑洞,黑洞二进制。

研究人员也有计算,在拥挤的这样一个星系合并的中心,每一个黑洞转移的势头周围的恒星,吊起他们在高速或简单地拖拽。结果,两个黑洞最终会慢下来,最终轨道彼此距离大约1秒差距,Chiara明加莱利副总司长解释引力波天体物理学家在耶鲁大学在纽黑文,康涅狄格州。

只有配对黑洞让彼此更接近1秒差距会导致PTA的信号,然而。“他们需要隔开milliparsec发出探测引力波,“明加莱利副总司长说。投机理论解释这一切将如何发生,然而,以及二进制文件是否能做这是一个悬而未决的问题,称为final-parsec问题。“如果你不克服final-parsec问题,然后你没有得到任何引力波,“明加莱利副总司长说。

科学家现在将试图验证PTA信号确实来自二进制超大质量黑洞。如果可以证实,它将证据表明超大质量黑洞可以非常接近对方。

的结果将是基本的重要性,莫妮卡Colpi说,在意大利米兰比可卡大学的天体物理学家——显示,成千上万的整个宇宙黑洞双星以某种方式“解决”final-parsec问题。“这将是发现存在这样的人口。”

这样的二进制黑洞意味着对丽莎来说,欧洲的太空探测器计划吗?

超大质量黑洞对,得到足够接近发出引力波将最终碰撞和合并。因为引力波本身将能量和动量的黑洞,将它们的轨道成螺旋状。在数百至数万年,每一个对最终将碰撞。

Colpi说这可能是一个好消息对于激光干涉仪的空间天线(LISA),三个探针欧洲航天局计划推出在2030年代中期。

随着黑洞螺旋向内,引力波的频率会增加,在某些情况下,输入丽莎的光谱灵敏度。丽莎将敏感波长之间300万公里和30亿公里——比波长较短的和平能被探测到的,虽然长得多比陆基探测器。所以丽莎可以看到几个这些合并在它的使命。

黑洞的合并也可能有助于解释一些黑洞是如何变得如此之大:他们自己早些时候合并的结果。

而不是二进制黑洞可以产生随机的背景吗?

有大量exotic-physics理论预测类似的全向背景波来自四面八方的空间。这些来源可能构成部分甚至大部分的信号。可能性包括某些类型的暗物质,甚至宇宙弦,假设无穷小薄缺陷在时空的曲率。宇宙弦可以开发缺陷,这可能最终折断,产生引力波。

最激动人心的一个替代的解释是一种宇宙引力波背景源自早期宇宙,Burke-Spolaor说。望远镜能够看到整个电磁波谱,从无线电波γ-rays——在距离是有限的他们可以偷看,因此在过去他们能看到多远。这是因为,早在星系和恒星存在,一个不透明的电离气体充满了宇宙。这一块天文学家认为宇宙中所发生的事情在前400000年左右。

但是引力波可以穿越任何媒介。结果,任何此类波创建以来第一个即时大爆炸后仍有可能存在和被探测到的随机背景,提供一个窗口的极端物理宇宙大爆炸。说:“我这只是惊人的Burke-Spolaor。“谁知道。”