<p>&ldquo;平方公里陣列&rdquo;&mdash;&mdash;有史以來最大的射電望遠鏡&mdash;&mdash;的建造工作已經(jīng)開始。它的大量天線分布在澳大利亞和南非兩大洲，將提供前所未有的能力來仔細檢查來自宇宙最深處的最微弱的無線電信號。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在天文學(xué)中，一個更大的儀器通常(但不總是)意味著一個更好的儀器。平方公里陣列是射電天文學(xué)中最大的陣列。然而，一些天文學(xué)家將把它變成一個更大的望遠鏡&mdash;&mdash;實際上有幾千光年那么大&mdash;&mdash;用來觀察一種完全不同的輻射:超低頻引力波。</p> <p>&nbsp;</p> <p>引力波是時空的漣漪，以光速在宇宙中傳播。被加速到接近光速的黑洞是理想的來源，例如當(dāng)其中兩個物體配對并在緊密軌道上相互環(huán)繞時。1916年，愛因斯坦預(yù)言，引力輻射是他廣義相對論的一個基本結(jié)果，一個世紀以來，它基本上被遺忘了，但在2016年2月，它成為了世界上幾乎所有報紙的頭版。</p> <p>&nbsp;</p> <p>如果我們能從這些宇宙舞蹈中觀察到引力波，我們就能建立一個全新的宇宙演化地圖，這個地圖被神秘所包圍。我們需要一種新型儀器來做到這一點，因為從地球上的探測器上基本上無法觀測到大質(zhì)量黑洞的輻射，因為它的頻率太低了。</p> <p><br />阿爾貝托&middot;維奇奧教授，伯明翰大學(xué)引力波天文研究所所長</p> <p><br />LIGO(激光干涉引力波天文臺)剛剛報告了對引力波的首次觀測，伯明翰大學(xué)的研究人員對這一發(fā)現(xiàn)做出了許多貢獻。LIGO探測到的微弱信號的來源是兩個黑洞的合并，每個黑洞的質(zhì)量約為太陽的30倍。這標志著我們現(xiàn)在所知的引力波天文學(xué)的開始，它不是用光，而是用引力輻射來描繪宇宙。自第一次探測以來，已經(jīng)有很多，到目前為止幾乎有100個，它們正在徹底改變我們對天體物理學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)中許多現(xiàn)象的理解，而我們才剛剛開始。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我們現(xiàn)在想用引力波來繪制生活在大多數(shù)星系中心的數(shù)百萬到數(shù)十億個太陽質(zhì)量的黑洞的數(shù)量，就像我們自己的星系一樣。</p> <p>&nbsp;</p> <p>有證據(jù)表明，在宇宙歷史的早期，大質(zhì)量黑洞已經(jīng)處于星系的核心。我們還知道，在宇宙的生命周期中，星系經(jīng)常相互作用和合并，所以大質(zhì)量黑洞的雙星也應(yīng)該形成，通過引力波消散能量，最終合并。</p> <p>&nbsp;</p> <p>如果我們能從這些宇宙舞蹈中觀察到引力波，我們就能建立一個全新的宇宙演化地圖，這個地圖被神秘所包圍。我們需要一種新型儀器來做到這一點，因為從地球上的探測器上基本上無法觀測到大質(zhì)量黑洞的輻射，因為它的頻率太低了。我們需要進入太空，但即使在那里，事情也沒那么簡單。制造這種儀器的方法已經(jīng)有四十多年的歷史了，方法如下:制造大量非常穩(wěn)定的時鐘;把它們送入太空，遠離地球，那里有各種各樣的引力干擾;改造時鐘，使其在每一次滴答聲中不斷向地球發(fā)送非常尖銳的光脈沖;測量每個脈沖到達地球的時間。當(dāng)光在空間和時間中傳播時，引力波的存在會以一種特有的方式影響它的路徑:有些脈沖會晚一點到達(大約十億分之一秒)，有些則會早一點到達。在沒有引力波的情況下，這些脈沖的預(yù)期到達時間與記錄到達時間之間的差異帶有引力波的指紋。瞧，你剛剛建造了一臺望遠鏡，用來觀測超低頻引力輻射，而這種輻射從來沒有人觀測過。</p> <p>&nbsp;</p> <p>反對這個計劃的一個相當(dāng)明顯的理由是，它似乎根本不可行。然而，每個星系，包括我們自己的星系，都裝配了許多非常穩(wěn)定的&ldquo;天文鐘&rdquo;。它們被稱為射電脈沖星。它們的質(zhì)量與太陽的質(zhì)量相當(dāng)，半徑只有10公里&mdash;&mdash;相當(dāng)于一個城市的大小。它們幾乎完全由中子組成，每秒可旋轉(zhuǎn)1000次。它們巨大的磁場會產(chǎn)生一束射向地球的無線電波，如果它恰好沿著光束路徑，每旋轉(zhuǎn)一次。它們就像宇宙燈塔:每一次旋轉(zhuǎn)都是時鐘的滴答聲，它非常穩(wěn)定，盡管不是完美的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>利用現(xiàn)有的射電望遠鏡，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2000多顆這樣的射電脈沖星，其中大約有100顆我們可以精確地&ldquo;計時&rdquo;。這就是所謂的&ldquo;脈沖星定時陣列&rdquo;:一個超低頻引力波望遠鏡。伯明翰大學(xué)是歐洲脈沖星定時陣列(EPTA)的一部分，該陣列與北美(NANOGrav)和澳大利亞(PPTA)的同行一起組成了國際脈沖星定時陣列。最近數(shù)據(jù)中出現(xiàn)了一些有趣的特征。也許我們只是不夠了解時鐘。也許有一些引力波信號開始從噪聲中爬上來。如果后者是真的，那么宇宙有什么秘密呢?為了找到答案，我們需要更多的脈沖星，更好的計時精度和更高的靈敏度:我們需要一個更大的望遠鏡，平方公里陣列。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點。</p> </blockquote>