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標題: 星系級望遠鏡幫助繪製宇宙重力波背景地圖 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 2024-12-18 01:17 PM 標題: 星系級望遠鏡幫助繪製宇宙重力波背景地圖

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　　透過快速旋轉的中子星組成的「星系級重力波探測器」﹐天文學家發現宇宙結構正在不斷振動。這種背景「隆隆聲」可能源自於星系中心超大質量黑洞的合併﹐此次研究還發現這些訊號比預期更強的有趣現象。
　　重力波是時空結構中的漣漪﹐可分為高頻與低頻兩種。一般的黑洞合併會發出高頻重力波﹐可用地面探測器探測﹔而超大質量黑洞在星系合併後發出的低頻重力波﹐只有星系級的探測器才能檢測到。
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▲ 上圖是用地面探測器可探測恆星級黑洞合併的重力波﹐若要觀測更低頻率的重力波則需要更長基線的探測器。下代雷射干涉太空天線可望探測到更大質量的合併事件﹐而超大質量黑洞合併的重力波波長可達數光年需利用脈衝星計時陣列才能探測。
　　研究團隊用MeerKAT脈衝星計時陣列(MPTA)﹐是南非MeerKAT無線電波望遠鏡陣列為基礎的探測計畫。MPTA觀測83顆脈衝星﹐記錄脈衝到達地球的時間並分析奈秒級微小偏差。脈衝星因穩定性稱為「宇宙時鐘」﹐這些緻密天體每秒旋轉數百次並發出規律的輻射脈衝。如果重力波經過地球與脈衝星間的時空會改變脈衝到達時間為檢測重力波提供線索。
　　MPTA的觀測結果顯示﹐重力波背景的訊號比預期的更強﹐可能意味著宇宙中存在更多超大質量黑洞雙星系統﹐或許目前天文學理論模型需要修正。此外﹐研究團隊還首次在南半球天空的7nHz頻段發現一個「熱點」﹐可能是超大質量黑洞合併的集中活動區域。這支持了重力波背景主要來自於這些雙黑洞系統的理論﹐而非來自於均勻分佈的早期宇宙事件(如宇宙弦或量子漲落)。然該「熱點」是否確實為物理現象還是統計異常仍需觀測確認。
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▲ 全天域重力波背景訊噪比繪製圖(7nHz)。白色星點為MPTA使用的脈衝星位置﹐越大星點代表提供更多背景重力波資訊。南半球位置(RA=1h, DEC= −70°)有顯著的訊號。
　　研究團隊將繼續結合其他國際脈衝星計時陣列(NANOGrav / PPTA)數據﹐檢測重力波背景來源與特徵。這些研究將使我們更深入瞭解宇宙的時空結構與起源﹐並為探索早期宇宙的未知領域提供新方向。

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