<p>&ldquo;平方公里陣列&rdquo;&mdash;&mdash;有史以來(lái)最大的射電望遠(yuǎn)鏡&mdash;&mdash;的建造工作已經(jīng)開(kāi)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(lái)仔細(xì)檢查來(lái)自宇宙最深處的最微弱的無(wú)線電信號(hào)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在天文學(xué)中，一個(gè)更大的儀器通常(但不總是)意味著一個(gè)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(gè)更大的望遠(yuǎn)鏡&mdash;&mdash;實(shí)際上有幾千光年那么大&mdash;&mdash;用來(lái)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(shí)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(lái)源，例如當(dāng)其中兩個(gè)物體配對(duì)并在緊密軌道上相互環(huán)繞時(shí)。1916年，愛(ài)因斯坦預(yù)言，引力輻射是他廣義相對(duì)論的一個(gè)基本結(jié)果，一個(gè)世紀(jì)以來(lái)，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(bào)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(gè)全新的宇宙演化地圖，這個(gè)地圖被神秘所包圍。我們需要一種新型儀器來(lái)做到這一點(diǎn)，因?yàn)閺牡厍蛏系奶綔y(cè)器上基本上無(wú)法觀測(cè)到大質(zhì)量黑洞的輻射，因?yàn)樗念l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(zhǎng)</p> <p><br />LIGO(激光干涉引力波天文臺(tái))剛剛報(bào)告了對(duì)引力波的首次觀測(cè)，伯明翰大學(xué)的研究人員對(duì)這一發(fā)現(xiàn)做出了許多貢獻(xiàn)。LIGO探測(cè)到的微弱信號(hào)的來(lái)源是兩個(gè)黑洞的合并，每個(gè)黑洞的質(zhì)量約為太陽(yáng)的30倍。這標(biāo)志著我們現(xiàn)在所知的引力波天文學(xué)的開(kāi)始，它不是用光，而是用引力輻射來(lái)描繪宇宙。自第一次探測(cè)以來(lái)，已經(jīng)有很多，到目前為止幾乎有100個(gè)，它們正在徹底改變我們對(duì)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(kāi)始。</p> <p>&nbsp;</p> <p>我們現(xiàn)在想用引力波來(lái)繪制生活在大多數(shù)星系中心的數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億個(gè)太陽(yáng)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(guò)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(gè)全新的宇宙演化地圖，這個(gè)地圖被神秘所包圍。我們需要一種新型儀器來(lái)做到這一點(diǎn)，因?yàn)閺牡厍蛏系奶綔y(cè)器上基本上無(wú)法觀測(cè)到大質(zhì)量黑洞的輻射，因?yàn)樗念l率太低了。我們需要進(jìn)入太空，但即使在那里，事情也沒(méi)那么簡(jiǎn)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(shí)鐘;把它們送入太空，遠(yuǎn)離地球，那里有各種各樣的引力干擾;改造時(shí)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(cè)量每個(gè)脈沖到達(dá)地球的時(shí)間。當(dāng)光在空間和時(shí)間中傳播時(shí)，引力波的存在會(huì)以一種特有的方式影響它的路徑:有些脈沖會(huì)晚一點(diǎn)到達(dá)(大約十億分之一秒)，有些則會(huì)早一點(diǎn)到達(dá)。在沒(méi)有引力波的情況下，這些脈沖的預(yù)期到達(dá)時(shí)間與記錄到達(dá)時(shí)間之間的差異帶有引力波的指紋。瞧，你剛剛建造了一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀測(cè)超低頻引力輻射，而這種輻射從來(lái)沒(méi)有人觀測(cè)過(guò)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>反對(duì)這個(gè)計(jì)劃的一個(gè)相當(dāng)明顯的理由是，它似乎根本不可行。然而，每個(gè)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(yáng)的質(zhì)量相當(dāng)，半徑只有10公里&mdash;&mdash;相當(dāng)于一個(gè)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(chǎng)會(huì)產(chǎn)生一束射向地球的無(wú)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(shí)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(yuǎn)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(jì)時(shí)&rdquo;。這就是所謂的&ldquo;脈沖星定時(shí)陣列&rdquo;:一個(gè)超低頻引力波望遠(yuǎn)鏡。伯明翰大學(xué)是歐洲脈沖星定時(shí)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(guó)際脈沖星定時(shí)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(shí)鐘。也許有一些引力波信號(hào)開(kāi)始從噪聲中爬上來(lái)。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(jì)時(shí)精度和更高的靈敏度:我們需要一個(gè)更大的望遠(yuǎn)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(diǎn)。</p> </blockquote>