脉冲星时序阵列:解锁宇宙巨型引力波新窗口

引力波探测领域正迎来重大进展。继2016年LIGO首次探测到恒星级黑洞并合产生的引力波后,天文学家正将目光投向更宏大尺度的宇宙事件。美国国家射电天文台的Sarah Burke Spolaor指出,与LIGO探测到的相对较短的引力波相比,由脉冲星时序阵列(Pulsar Timing Arrays, PTAs)技术有望探测到的引力波具有更长的波长和更低的频率,这些信号源自质量达太阳百万倍甚至百亿倍的超大质量双黑洞的合并。
PTA技术利用射电望远镜观测快速旋转的中子星——脉冲星。这些脉冲星发出的规律脉冲信号,如同宇宙的精确时钟。当引力波穿过时空,会引起时空的拉伸和压缩,导致从地球接收到的脉冲信号出现微小的时间扰动,表现为“加速”或“减速”。通过监测大范围内的脉冲星阵列,科学家能够识别出这种由大质量天体系统合并产生的、影响范围更广的引力波信号。
这一新技术的突破性意义在于,它能够探测到LIGO和未来LISA(激光干涉空间天线)难以企及的低频引力波段。这为研究宇宙中最庞大、最古老的天体系统,如星系并合过程中产生的大质量双黑洞系统,提供了前所未有的手段。引力波天文学因此将超越简单的探测,进入利用引力波进行宇宙学研究的新时代,深化我们对宇宙演化和基本物理定律的理解。
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