宇宙搜索质疑我们对星系和黑洞的理解

2018-05-16

em利用Parkes Radio Telescope监测24个脉冲星达11年后,新的研究对我们对星系和黑洞的理解产生怀疑。 / em

对于科学家来说,引力波产生了强大的吸引力,因为人们相信它们携带的信息可以让我们回顾宇宙的起源。虽然他们的存在有很强的间接证据,但还没有被直接发现。

这项由Ryan Shannon博士(CSIRO和国际射电天文研究中心)领导的研究成果发表在科学杂志上。

科学家们使用帕克斯期望探测来自整个宇宙中合并星系的波浪背景,但他们不在那里。

世界上第一项研究已经使科学家以不同的方式思考宇宙。

“这可能是这个天文学领域最全面,最精确的科学,”香农博士说。

“通过将自己推向这种宇宙搜索所需的极限,我们正在物理学的各个领域进入新的领域,迫使我们自己理解星系和黑洞是如何工作的。”

em我们一直在寻找利用我们的Parkes射电望远镜在爱因斯坦建立了11年理论的引力波。通过训练我们瞄准遥远的脉冲星,我们希望探测到引力波的迹象,这就是我们发现的。 / em

没有检测到引力波这一事实违背了所有的理论计算,并将我们目前对黑洞的理解置于疑问之中。

星系通过合并而成长,每个大星系都被认为在它的内心有一个超大质量的黑洞。当两个星系团结在一起时,黑洞就会被拉在一起并形成一个轨道对。在这一点上,爱因斯坦的理论预计会持续下去,这对预言将会死亡螺旋,在宇宙的时空中传播被称为引力波的涟漪,这是宇宙的结构。

虽然爱因斯坦的广义相对论经受住了科学家的每一次测试,但直接检测引力波仍然是谜题中的一个缺失部分。

为了寻找波浪,香农博士的团队使用帕克斯望远镜监测一组“毫秒脉冲星”。这些小星星产生高度普通的无线电脉冲列车,并像太空中的时钟一样起作用。科学家记录了脉冲星信号的到达时间,准确度为十亿分之一秒。

通过地球和毫秒脉冲星之间的引力波挤压并延伸空间,将它们之间的距离改变约10米 - 这是脉冲星距离地球的一小部分。脉冲星的信号到达地球的时间略有改变。

科学家们研究了他们的脉冲星已经有11年了,应该足够长的时间来揭示引力波。

那为什么他们没有找到?可能有几个原因,但科学家怀疑这是因为黑洞非常快速地融合在一起,很少花时间在一起,产生引力波。

蒙纳士大学博士后研究员Paul Lasky博士说:“黑洞周围的气体可能会产生摩擦并带走能量,让他们很快就会陷入瘫痪。”

无论如何解释,这意味着如果天文学家想要通过定时脉冲星来检测引力波,他们将不得不记录它们多年。

英国剑桥大学的Lindley Lentati博士说:“在更高的频率上也可能有优势,这是专门研究脉冲星定时技术的研究小组的成员。天文学家也将利用高度敏感的方形公里望远镜获得优势,该望远镜将于2018年开始建造。

没有通过脉冲星定时寻找引力波,对于地基引力波探测器,如先进的LIGO(激光干涉仪引力波观测台),上周开始自己对宇宙的观测没有意义。

“地面探测器正在寻找其他来源产生的更高频率的引力波,例如凝聚中子星,”Swinburne大学研究小组的成员Vikram Ravi博士(现在位于加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院)说道。

出版物:R. M. Shannon等人,“来自脉冲星观测中丢失的二元超大质量黑洞的引力波”,Science 25 September 2015: 349没有。 6255第1522-1525页; DOI:10.1126 / science.aab1910

PDF研究副本:来自脉冲星观测中缺失的二元超大质量黑洞的引力波

来源:CSIRO