突破超低频引力波的界限

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脉冲星定时阵列对超大质量黑洞吸气连续波源的灵敏度b分析（红色）。图片来源：物理评论快报（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.101403

一组物理学家已经开发出一种方法来探测频率如此之低的引力波，以至于他们可以解开超大质量黑洞（宇宙中最重的物体）之间合并早期阶段背后的秘密。

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该方法可以探测到每千年振荡一次的引力波，比以前测量的任何引力波慢100倍。

佛罗里达大学物理学助理教授、这项新研究的合著者杰夫·德罗尔博士表示：“这些波是从宇宙最遥远的角落到达我们的，能够影响光的传播方式”。研究这些来自早期宇宙的波将有助于我们建立宇宙历史的完整图景，类似于以前发现的宇宙微波背景。

Dror和他的合著者，加州大学圣克鲁兹分校的博士后研究员William DeRocco在《物理评论快报》上发表了他们的发现。

引力波类似于太空中的涟漪。就像声波或海洋上的波浪一样，引力波的频率和振幅各不相同，这些信息提供了对其起源和年龄的见解。到达我们的引力波可以以极低的频率振荡，远低于人耳可检测到的声波。过去检测到的一些最低频率低至一纳赫兹。

“作为参考，”德罗解释说，“鳄鱼咆哮产生的声波频率比这个频率高出约1000亿倍——这些是非常低调的波。

他们的新探测方法基于分析脉冲星和中子星，这些脉冲星和中子星以高度规则的间隔发射无线电波。德罗尔推测，寻找这些脉冲到达的逐渐减速可能会揭示新的引力波。

通过研究现有的脉冲星数据，Dror能够搜索频率比以往任何时候都低的引力波，将我们的“听觉范围”提高到低至10皮赫兹的频率，比以前探测纳赫兹级波的努力低100倍。

虽然以前已经探测到频率在纳赫兹左右的引力波，但对它们的起源知之甚少。有两种理论。主要观点是，这些波是两个超大质量黑洞合并的结果，如果这是真的，这将为研究人员提供一种新的方法来研究这些位于每个星系中心的巨型物体的行为。

另一个主要理论是，这些波是由宇宙历史早期的某种灾难性事件产生的。通过研究更低频率的引力波，他们可能能够区分这些可能性。

“展望未来，下一步是分析更新的数据集，”。研究使用的数据集主要来自2014年和2015年，从那时起已经进行了大量的脉冲星观测。

Dror还计划使用UF的HiPerGator超级计算机对模拟数据进行模拟，以进一步揭示宇宙历史。超级计算机可以高效地运行大型、复杂的模拟，大大减少了分析数据所需的时间。

更多信息：William DeRocco 等人，使用脉冲星参数漂移检测亚纳赫兹引力波，《物理评论快报》（2024 年）。DOI： 10.1103/PhysRevLett.132.101403.在arXiv上：DOI： 10.48550/arxiv.2212.09751

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