引力波背景 (GWB)：直接探测的突破

引力波 在 2015 年爱因斯坦的广义相对论预测了一个世纪之后，1916 年首次被直接探测到。但是，连续的低频引力波背景 (GWB) 被认为存在于整个宇宙中。 宇宙 目前尚未被直接检测到。北美纳赫兹天文台的研究人员 引力波 （NANOGrav）最近报告检测到可能是“引力波背景（GWB）”的低频信号。   

爱因斯坦于 1916 年提出的广义相对论预测，超新星或合并等重大宇宙事件 黑洞 应该产生 引力波 传播通过 宇宙。地球应该充满 引力波 一直来自四面八方，但它们未被发现，因为它们到达地球时变得极其微弱。直接探测引力波花了大约一个世纪的时间，2015年LIGO-Virgo团队成功探测到了引力波 引力波 由于两个公司合并而产生 黑洞 距离地球1.3亿光年 ⁽¹⁾. 这也意味着检测到的涟漪承载着大约 1.3 亿年前发生的宇宙事件的信息。  

自 2015 年首次发现以来，已有大量 引力涟漪 迄今为止已被记录。其中大部分是由于两家公司的合并 黑洞，很少是由于两颗中子星碰撞造成的 ⁽²⁾。全部检测到 引力波 到目前为止都是偶发的，是由于二进制对引起的 黑洞 或中子星旋转并合并或相互碰撞 ⁽³⁾ 并且频率高，波长短（以毫秒为单位）。   

然而，由于存在大量来源的可能性 引力波 ，在 宇宙 因此许多 引力波 来自各地的一起 宇宙 可能一直不断地穿过地球，形成背景或噪音。这应该是连续的、随机的、低频小波的。据估计，其中一部分甚至可能源自大爆炸。称为引力波背景（GWB），迄今为止尚未检测到 ⁽³⁾.  

但我们可能正处于突破的边缘——北美纳赫兹天文台的研究人员 引力波 （NANOGrav）报告检测到可能是“引力波背景（GWB）”的低频信号 ^(4,5,6).  

与 LIGO-virgo 团队发现的不同 引力波 从个别对 黑洞, NANOGrav 团队一直在寻找持久的、类似噪音的“组合” 引力波 由无数人在很长一段时间内创造出来的 黑洞 ，在 宇宙。焦点是“非常长的波长” 引力波 在“引力波谱”的另一端。

与光和其他电磁辐射不同，引力波不能用望远镜直接观察到。  

NANOGrav 团队选择了 毫秒 旋转速度非常快且长期稳定的脉冲星（MSP）。这些脉冲发生器发出稳定的光模式，这些光模式应该会被引力波改变。这个想法是观察和监测一组超稳定毫秒脉冲星（MSP），以了解信号到达地球时间的相关变化，从而创建“星系我们自己的“大小”引力波探测器 星系. The team created a pulsar timing array by studying 47 of such pulsars. The Arecibo Observatory and the Green Bank Telescope were the 无线电 telescopes used for the measurements.   

迄今为止获得的数据集包括 47 个 MSP 和超过 12.5 年的观察结果。 基于此，虽然检测到的低频信号非常表明是直接检测到 GWB，但无法最终证明直接检测到 GWB。 或许，下一步是在阵列中加入更多脉冲星，并对其进行更长时间的研究以提高灵敏度。  

要研究 宇宙, scientists were exclusively dependant on electromagnetic radiations like light, X-ray, 无线电 wave etc. Being completely unrelated to electromagnetic radiation, detection of gravitational in 2015 opened a new window of opportunity to scientists to study celestial bodies and understanding the 宇宙 特别是那些电磁天文学家看不见的天体事件。此外，与电磁辐射不同，引力波不与物质相互作用，因此几乎不受阻碍地传播，携带有关其起源和来源的信息，没有任何失真。⁽³⁾

引力波背景（GWB）的探测将进一步扩大机会。甚至有可能探测到大爆炸产生的波，这可能有助于我们了解宇宙的起源 宇宙 以更好的方式。

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参考文献：  

1. Castelvecchi D. 和 Witze A.，2016 年。 爱因斯坦的引力波终于被发现了。 自然新闻 11 年 2016 月 XNUMX 日。DOI： https://doi.org/10.1038/nature.2016.19361  

2. Castelvecchi D.，2020 年。关于宇宙的 50 次引力波事件揭示了什么。 自然新闻于 30 年 2020 月 XNUMX 日发布。DOI： https://doi.org/10.1038/d41586-020-03047-0  

3. LIGO 2021。引力波的来源和类型。 可在线获取 https://www.ligo.caltech.edu/page/gw-sources 12 年 2021 月 XNUMX 日访问。 

4. NANOGrav 合作，2021 年。NANOGrav 发现了低频引力波背景的可能“初步线索”。 可在线获取 http://nanograv.org/press/2021/01/11/12-Year-GW-Background.html 12 年 2021 月 XNUMX 日访问 

5. NANOGrav Collaboration 2021. 新闻发布会——在 12.5 年的 NANOGrav 数据中寻找引力波背景。 11 年 2021 月 XNUMX 日。在线提供： http://nanograv.org/assets/files/slides/AAS_PressBriefing_Jan’21.pdf  

6. Arzoumanian Z., et al 2020. NANOGrav 12.5 年数据集：搜索各向同性随机引力波背景。 天体物理学杂志快报，第 905 卷，第 2 期。DOI： https://doi.org/10.3847/2041-8213/abd401  

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