引力波或隐藏于死亡恒星碰撞的神秘信号中

[导读]科学家发现引力波信号可能隐藏在基于脉冲星计时的曲线中，如果我们揭开引力波之谜，或将发现此前从未见过的且不会发光的物质。

腾讯科学讯（Everett/编译）据国外媒体报道，科学家发现对宇宙“把脉”可以将无形的褶皱变得“可见”，关于爱因斯坦引力波的第一个证据可能存在于高速旋转的死亡恒星所发出的光脉冲。当然，我们可能在2013年发现引力波的第一个证据，在一项新的研究中了解到黑洞合并事件的形成速率，以及来自脉冲星的光线是如何发生改变的。引力波是时空曲率受到扰动时产生的现象，比如当两个黑洞相互围绕着旋转，并高速运动，可产生强大的引力波，黑洞的质量越大，其移动的速度也就越大，产生的引力波“时空涟漪”也就越强烈。

星系合并事件或导致剧烈的“时空涟漪”（腾讯科学配图）

当宇宙中的巨大天体移动时，便会挤压以及延伸时空形成类似波浪的涟漪，如同折叠状态的手风琴。对引力波的测量可以验证广义相对论，也有助于观测宇宙。寻找引力波产生的涟漪也是一个大挑战，部分原因是我们目前还没有合适的工具对引力波进行探测。针对这项研究的空间探测器任务由于缺乏资金被取消执行，而我们现在只有陆基引力波探测器是最好的选择。位于美国路易斯安娜州和华盛顿州建造了光干涉引力波天文台（LIGO），该装置进行一项重大升级计划直到2014年。

一旦光干涉引力波设备启动，仍然需要四到五年的时间收集足够的引力波证据。在此期间，引力波“猎人”只能密切关注脉冲星的细微变化来寻找引力波。这些死亡的恒星拥有致密的内核，其形成的射电波束从天体两极端向外发射，如果射线束的方向直接对准地球，那么我们可以观测到相隔固定时间出现的闪烁现象。但是当引力波产生时，扭曲的时空以至于脉冲星的光信号出现不规则的现象。普林斯顿大学的科学家肖恩?麦克威廉斯（Sean McWilliams）认为脉冲星对位于星系中央的超大黑洞合并事件十分敏感，这是因为诸如黑洞这样巨大质量的天体产生的时空涟漪非常明显。

但是星系（中央黑洞）合并产生的引力波并不容易被探测到，这是因为来自宇宙的背景噪声显得较为杂乱，无法给出明确的信号。研究人员目前通过对一组脉冲星进行观测，如果它们的信号出现变化可暗示引力波传递的迹象，但现在为止这种脉冲星计时技术还没有获得实质性的观测结果。肖恩?麦克威廉斯认为可能是由于我们没有以正确的方式审查这些数据。对此，科学家们探讨了探测引力波的新方法，可以通过巨型黑洞合并事件的概率来计算宇宙背景噪声中会观测到何种强大和复杂的信号。

目前的分析方法可以依据黑洞合并发生概率来寻找相关的数据曲线。早在2010年，科学家们注意到星系团中央质量合并的速率大于预期值，暗示了这些星系正在通过越来越频繁的合并事件来增加质量。基于这个新的速率值，威廉姆斯和他的同事们计算出引力波信号的强度应该比此前预期值大三至五倍，数据曲线将会变得更加复杂，如果我们是通过该方法得到新的曲线，那么引力波信号可能就隐藏在新的数据曲线中，而且还未进行具体分析。

西弗吉尼亚大学的研究人员莫拉?麦克劳克林（Maura McLaughlin）认为这样的预测是正确的话，可能会在每年公布新的研究成果。位于德国爱因斯坦研究所的科学家也进行了类似的研究，通过保守分析星系合并事件来推测引力波强度研究几乎得到了相同的成果，因此，脉冲星计时研究可能在未来数年内得出结果。

研究人员提醒，这些模型还保留着回旋余地，现在的观测技术还并不完善，也存在很多的不确定性，但这些可推动寻找引力波的研究。一旦我们探测到引力波并对其进行了解，我们就会拥有一种完全不同的工具，可以观测到我们从未见过的、且不会发光的东西，这才是真正的革命性发现。