美国宇航局的费米太空望远镜搜寻来自巨型黑洞的引力波

　　我们的宇宙是时空中混沌的涟漪之海，称为引力波。天文学家认为，来自遥远星系中轨道运行的超大质量黑洞对的波长达数光年，几十年来一直试图观察它们。费米探测到伽马射线，这是光的最高能量形式。一个国际科学家团队检查了十多年来从脉冲星收集的费米数据，脉冲星是快速旋转的恒星核心，爆炸为超新星。他们寻找来自这些脉冲星的伽马射线到达时间的细微变化，这些变化可能是由于光线在到达地球的途中穿过引力波引起的。但他们什么也没找到。

　　虽然没有检测到波，但分析表明，随着更多的观察，这些波可能在费米的范围内。

　　“当我们发现费米能帮助我们寻找长引力波时，我们有点惊讶，”华盛顿美国海军研究实验室的研究物理学家马修·克尔说。“这是一个新的领域——多年来，无线电研究一直在进行类似的研究。但是费米射线和伽马射线有一些特殊的特性，这使得它们成为这项研究中非常有力的工具。”

　　这项由科尔和德国波恩马克斯普朗克射电天文研究所研究员 Aditya Parthasarathy 共同领导的研究结果于 4 月 7 日在线发表。

　　当大质量物体加速时，它们会产生以光速传播的引力波。地面激光干涉仪引力波天文台于 2015 年首次探测到引力波，可以感应到从波峰到波峰长达数十到数百英里的涟漪，这些涟漪在几分之一秒内就滚过地球。即将推出的基于太空的激光干涉仪太空天线将接收数百万到数十亿英里长的波。

　　克尔和他的团队正在寻找光年或数万亿英里、长且需要数年才能通过地球的波。这些长长的涟漪是引力波背景的一部分，这是一种随机的波浪海，部分是由宇宙中合并星系中心的超大质量黑洞对产生的。

　　为了找到它们，科学家们需要星系大小的探测器，称为脉冲星计时阵列。这些阵列使用特定的毫秒脉冲星组，其旋转速度与搅拌机叶片一样快。毫秒脉冲星扫过从无线电到伽马射线的辐射束，越过我们的视线，似乎以令人难以置信的规律性脉冲——就像宇宙钟一样。

　　当引力波在其中一颗脉冲星和地球之间经过时，它们会将光的到达时间延迟或提前十亿分之一秒。通过寻找阵列脉冲星之间特定的脉冲变化模式，科学家们希望他们能够揭示经过它们的引力波。

　　射电天文学家几十年来一直在使用脉冲星计时阵列，他们的观测对这些引力波最为敏感。但是星际效应使无线电数据的分析变得复杂。空间散布着杂散电子。跨越光年，它们的影响结合起来弯曲无线电波的轨迹。这改变了不同频率的脉冲的到达时间。伽马射线不会受到这些并发症的影响，它既提供了补充探测，又提供了对无线电结果的独立确认。

　　“在潜在地探测引力波背景方面，费米的结果已经比无线电脉冲星定时阵列好 30%，”Parthasarathy 说。“通过另外五年的脉冲星数据收集和分析，它同样具有无需担心所有这些杂散电子的额外好处。”

　　在接下来的十年中，射电和伽马射线天文学家都希望达到使他们能够从环绕的巨型黑洞对中拾取引力波的灵敏度。

　　位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心的费米副项目科学家朱迪思·拉库辛说：“费米前所未有的精确计时伽马射线到达时间的能力及其广阔的视野使这种测量成为可能。” “自发射以来，该任务一直以有关伽马射线天空的新信息让我们感到惊讶。我们都期待着下一个惊人的发现。”