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天文学家将利用脉冲星网络探测引力波

(2015年04月07日 20:00:03)
来源:腾讯科学

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天文学家将利用脉冲星网络探测引力波

上图描绘的是用于探测广义相对论所预言的引力波(时空中的涟漪)的脉冲星网络。途径的引力波能够导致脉冲星射电信号到达(地球)时间的改变,这与脉冲星之间的距离变化相关。这些改变能够被地球上灵敏的射电计时观测装置探测到。

腾讯太空讯 据国外媒体报道,美国国家科学基金会(NSF)向北美纳赫兹天文台(NANOGrav)资助了1450万美元,将在5年内创建物理前沿中心(PFC)探索引力波。

NANOGrav PFC将提出一个新的物理学挑战:低频引力波探测。引力波是宇宙中难以捉摸的涟漪,理论预言其产生于大尺度宇宙事件。例如在宇宙早期,两个星系合并后其中心产生大质量双黑洞系统,以及大爆炸早期瞬间产生的宇宙膨胀遗迹。

根据爱因斯坦的引力理论,这些事件会产生引力波(或者说时空涟漪),在传播的时候会对宇宙的空间结构产生扭曲。这些低频波的波长尺度大于我们的太阳系,因此我们无法建立一个足够大的探测器去捕捉他们。幸运的是,宇宙本身就已经“创造”出了探测工具——毫秒脉冲星,它们是大质量恒星发生超新星爆炸形成的高速旋转的致密天体。这些旋转极其稳定的天体是自然界中最精确的时钟。

这些极其稳定的恒星是自然界中最精确的时钟,像灯塔一样每“滴答”一次就向地球扫过一组信号。引力波可以通过虽然非常细微,但还是能够察觉到的时间涨落而探测到。

NANOGrav创建于2007年,当时有来自美国和加拿大的17名成员,现已拥有来自15个机构的55名科学家和学生。NANOGrav PFC为11个机构的23名高级人才、6名博士后、10名研究生和25名本科生提供研究资金。泽维尔•西门子,一名来自威斯康星-密尔沃基大学的物理学家,是该项目的首席研究员,并将担任PFC的主任。莫拉•麦克劳克林,一名美国西弗吉尼亚大学的天文学家,将任联合主任。

NANOGrav集合了美国与加拿大的天文学家和物理学家,共同在遥远脉冲星稳定得令人难以置信的 “滴答”中寻找引力波存在的证据,并不懈推进“对物理学前沿知识分子的培养研究”和“使最具前途的研究领域转型发展”的PFC使命。

“为了让天文学家能够通过脉冲星探测到引力波,我们真正需要的是世界上最好的和最灵敏的射电望远镜。”来自国家射电天文台的天文学家,也是NANOGrav创始成员之一的斯科特•兰瑟姆说。“在美国,我们有两个最好的。一个是西弗吉尼亚州的格林班克望远镜,它具有广泛的天空覆盖范围;另一个是波多黎各的阿雷西博天文台,它具有无与伦比的灵敏度。这些望远镜给我们带来了极大的优势。”

这项研究利用了阿雷西博天文台和NRAO格林班克望远镜(GBT)独特的能力和灵敏度。GBT位于国家射电空白区,这能够防止不必要的无线电影响望远镜的灵敏度,使其能够研究脉冲星和其他天体。阿雷西博是目前世界上最大的单天线射电望远镜。(Tisney/编译)

[责任编辑:quarkqiao]


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