物理科技生物学-PHYICA

科学家在探测纳赫兹引力波背景方面向前迈出了重要的taylorswift一步

天文学与空间 2022-08-19 00:01:14

曼彻斯特大学本·罗宾逊著 本文所用的六颗脉冲星的时间残差

对于每个脉冲星,显示了减去数据挖掘和红色噪声前后的残差

正方形、圆形和三角形分别代表P波段、L波段和S/C波段观测值(观测频带信息见表1)

蓝色/填充和黑色/未填充的符号分别表示新的后端数据和DR1 TOAs

信用:DOI: 10

1093/mnras/stab2833 欧洲脉冲星计时阵列(EPTA)是一项科学合作,汇集了欧洲最大射电望远镜周围的天文学家团队,以及专门从事引力波信号数据分析和建模的团队

国际研究小组今天在《皇家天文学会月刊》上发表了一份详细的分析报告,分析了由于螺旋上升的超大质量黑洞双星所产生的长期寻找的引力波背景(GWB)

虽然目前还不能宣称有探测到,但这代表着在最终揭示十亿分之一赫兹量级的极低频全球升温潜能值的努力中又迈出了重要的一步

事实上,候选信号来自前所未有的详细分析,并使用了两种独立的方法

此外,该信号与从其他团队的分析中发现的信号有很强的相似性

博士;医生

曼彻斯特大学的迈克尔·基思说:“在过去的20年左右的时间里,我们一直试图探测由遥远星系中心的超大质量黑洞产生的引力波

尽管这些波非常微小——几十年的纳秒波动,但对这些波的探测对所有星系的形成都有影响,包括我们自己的银河系

“到目前为止,还没有人检测到这些波,但我们在数据中发现了一个有趣的信号,它与我们正在寻找的引力波信号的一些(但不是全部)特性相匹配

本文介绍了我们所做的数据和一些广泛的测试,以支持观测信号来自地球上空超低频引力波的假设

" 这些结果之所以成为可能,要归功于欧洲五个大口径射电望远镜在24年间收集的数据

它们包括:曼彻斯特大学焦德雷尔银行的世界著名的洛夫尔望远镜、德国埃弗尔斯堡附近的MPIfR的100米射电望远镜、法国的94米纳扎伊分米射电望远镜、意大利普拉努桑古尼的64米撒丁岛射电望远镜以及荷兰的韦斯特博克合成射电望远镜的16个天线

在欧洲脉冲星大阵列(LEAP)的观测模式中,EPTA望远镜被绑在一起合成一个完全可控的200米碟形天线,以大大提高EPTA对引力波的灵敏度

来自脉冲星磁极的辐射束绕着它们的旋转轴旋转,当它们经过我们的视线时,我们将其观察为脉冲,就像远处灯塔的光一样

脉冲星计时阵列(PTAs)是由非常稳定旋转的脉冲星组成的网络,用作银河级GW探测器

特别是,它们对十亿分之一赫兹范围内的极低频千兆瓦非常敏感

这将扩大全球升温潜能值观测窗口,使其不局限于地面探测器LIGO/处女座/卡格拉目前观测到的高频(数百赫兹)

虽然这些探测器探测恒星质量的黑洞和中子星的短时持续碰撞,但恒星光探测器可以探测GWs,例如由位于星系中心的缓慢螺旋上升的超大质量黑洞双星系统发射的GWs

从这些双星的宇宙群体中释放的全球升温潜能值的增加形成了GWB

脉冲星的无线电信号到达地球的时间的微小波动是可以测量的,这是由经过的极低频引力波引起的时空变形引起的

实际上,这些变形表现为在一系列观测到的脉冲到达时间中的极低频噪声源,这种噪声为脉冲星计时阵列的所有脉冲星所共有

然而,这种噪音的振幅非常小(估计为几十到几百十亿分之一秒),原则上,许多其他的效应可以赋予PTA中任何给定的脉冲星

为了验证结果,随后使用具有不同统计框架的多个独立代码来减轻噪声的替代来源并搜索GWB

重要的是,在交叉一致性分析中使用了两个独立的端到端程序

此外,三种独立的方法被用于解释太阳系行星参数中可能的系统性,这些参数被用于预测脉冲到达时间的模型中,脉冲到达时间是假阳性全球升温潜能值信号的主要候选者

两种方法的EPTA分析都发现了GWB及其光谱特性(即

e

观察到的噪声的振幅如何随其频率变化)保持在归因于GWB的噪声的理论预期范围内

博士;医生

尼古拉斯·卡瓦列罗,北京卡弗利天文与天体物理研究所的研究员和合著者解释道:“EPTA在2015年首次在他们之前发表的数据集中发现了这种信号的迹象,但是由于结果具有较大的统计不确定性,它们只是被严格地讨论为上限

我们的新数据现在清楚地证实了这一信号的存在,使其成为GWB的候选

" 这篇题为《欧洲脉冲星计时阵列24年高精度计时的公共红色信号分析:随机引力波倒圆搜索中的推论》的论文发表在《皇家天文学会月刊》上

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