科学探索|猎取引力波的背景：NASA的费米伽玛射线太空望远镜搜索时空的涟漪猎取引力波的背景：NASA的费米

合并星系中心的超大质量黑洞的凝聚使宇宙充满了低频引力波。天文学家一直在通过使用大型射电望远镜寻找这些波，以寻找这些时空涟漪对我们银河系内的脉冲星所发出的无线电波的微妙影响。现在，一个国际科学家小组表明，美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜收集的高能光也可以用于搜索。使用伽马射线而不是无线电波可以获得更清晰的脉冲星视野，并为探测引力波提供了一种独立和互补的方式。

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费米望远镜在地球上空500公里处运行，主要收集来自毫秒脉冲星的伽马射线。当这些高能光子穿越银河系时，它们遇到了由在合并星系中心凝聚的一对超大质量黑洞产生的低频引力波的海洋。波长超过100万亿公里的时空涟漪导致每个光子比预期的时间稍早或稍晚到达。监测来自许多这些毫秒级脉冲星的伽马射线--一个被称为脉冲星计时阵列的实验--可以揭示出这种提示性的特征。脉冲星计时阵列以前只使用敏感的射电望远镜。现在，来自费米的数据使基于伽马射线的脉冲星计时阵列成为可能，并对这些引力波提供了一个新的、清晰的视角。
包括来自德国波恩马克斯-普朗克射电天文研究所的Aditya Parthasarathy和Michael Kramer在内的一个国际科学家团队的发现最近发表在《科学》杂志上。

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【科学探索|猎取引力波的背景：NASA的费米伽玛射线太空望远镜搜索时空的涟漪】在大多数星系--像我们自己的银河系那样由数千亿颗恒星组成的集合体--的核心是一个超大质量的黑洞。银河系因其巨大的引力而相互吸引，当它们合并时，它们的黑洞就会下沉到新的中心。当黑洞向内旋转和凝聚时，它们会产生长长的引力波，在波峰之间延伸出数百万亿公里。宇宙中充满了这种合并的超大质量黑洞，它们让宇宙充满了低频时空波纹的“海洋” 。
几十年来，天文学家一直在通过观察脉冲星的脉冲来寻找这些波，脉冲星是大质量恒星的密集残留物。脉冲星以极有规律的方式旋转，天文学家确切地知道什么时候可以看到每个脉冲。然而，引力波的海洋微妙地改变了脉冲到达地球的时间，精确地监测天空中的许多脉冲星可以揭示其存在。

这个可视化图显示了两个质量几乎相等的黑洞（黑球）在螺旋式旋转并合并时发出的引力波。黑洞附近的黄色结构说明了该地区时空的强曲率。橙色的波纹代表了由快速运行的质量引起的时空扭曲。这些扭曲扩散并减弱，最终成为引力波（紫色）。合并的时间尺度取决于黑洞的质量。

以前对这些电波的搜索只使用大型射电望远镜，这些望远镜收集和分析电波。但是现在，一个国际科学家小组在美国宇航局费米伽马射线太空望远镜收集的十多年的数据中寻找这些微小的变化，他们的分析表明，只要再观察几年，就有可能检测到这些波。
由科尔和位于德国波恩的马克斯-普朗克射电天文研究所（MPIfR）的研究员阿迪塔-帕塔萨拉西共同领导的这项研究的结果发表在4月7日的《科学》杂志上。
光有多种形式。低频无线电波可以穿过一些物体，而高频伽马射线在遇到物质的时候会爆炸成高能粒子流。引力波的范围也很广，质量更大的物体往往会产生更长的波。