引力波是大質(zhì)量天體爆發(fā)、旋轉(zhuǎn)或合并等事件引發(fā)的“時(shí)空漣漪”。

　　2015年，物理學(xué)家首次用激光干涉引力波探測(cè)器檢測(cè)到引力波，開啟了觀察宇宙的新時(shí)代。與此同時(shí)，其他科學(xué)家也一直在用地球上的射電望遠(yuǎn)鏡追蹤它們�，F(xiàn)在，探測(cè)引力波的“戰(zhàn)場(chǎng)”已經(jīng)轉(zhuǎn)移到太空——研究人員發(fā)現(xiàn)了一種尋找引力波的新方法。

　　一項(xiàng)近日發(fā)表于《科學(xué)》的新研究表明，費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡在理論上也能感應(yīng)到通過(guò)的引力波。盡管該技術(shù)尚不足以支撐實(shí)際檢測(cè)，但已經(jīng)在幫助研究人員加強(qiáng)相關(guān)分析。

　　自2015年以來(lái)，美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和歐洲室女座干涉儀(Virgo)這兩個(gè)大型探測(cè)器已經(jīng)探測(cè)到數(shù)十個(gè)黑洞合并事件和一對(duì)中子星所產(chǎn)生的引力波。

　　探測(cè)器通過(guò)數(shù)公里長(zhǎng)的真空管發(fā)射激光。當(dāng)一束引力波通過(guò)時(shí)，它會(huì)改變真空管的長(zhǎng)度(僅為質(zhì)子寬度的1/10000)，然后激光就能檢測(cè)到引力波。

　　射電天文學(xué)家希望捕獲更大的“獵物”——超大質(zhì)量黑洞(數(shù)十億顆太陽(yáng)的質(zhì)量)的合并事件。但這種互相環(huán)繞的黑洞產(chǎn)生的波很長(zhǎng)，一個(gè)周期需要數(shù)年時(shí)間，因此捕捉它們需要一張覆蓋星系的“網(wǎng)”。于是，射電天文學(xué)家不再使用傳統(tǒng)的激光和真空管來(lái)探測(cè)，轉(zhuǎn)而利用脈沖星“布網(wǎng)”。

　　當(dāng)脈沖星旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們發(fā)射的信號(hào)就像加強(qiáng)版燈塔光束一樣掃過(guò)宇宙，這樣地球上的天文學(xué)家每秒就能觀察到來(lái)自某些脈沖星的數(shù)百次閃光，就像原子鐘一樣規(guī)律。當(dāng)引力波從中穿過(guò)時(shí)將略微改變脈沖星和地球之間的距離，因此，天文學(xué)家希望通過(guò)監(jiān)測(cè)銀河系中一組脈沖星多年來(lái)的脈沖到達(dá)時(shí)間，即脈沖星計(jì)時(shí)陣列(PTA)的微小變化探測(cè)通過(guò)的引力波。

　　去年，北美和歐洲的PTA團(tuán)隊(duì)宣布，他們從十多年來(lái)的數(shù)據(jù)中已經(jīng)收集到一些微弱的統(tǒng)計(jì)信號(hào)，暗示了宇宙背景引力波(即宇宙大范圍內(nèi)超大質(zhì)量黑洞合并)的存在。研究小組正在繼續(xù)累積分析數(shù)據(jù)，再加入幾年的數(shù)據(jù)，上述結(jié)論可能會(huì)更加鞏固。

　　現(xiàn)在，費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡也加入了引力波探測(cè)的行列。

　　脈沖星除了發(fā)射大量無(wú)線電波外，還會(huì)發(fā)射伽馬射線。但許多天文學(xué)家懷疑他們的儀器是否能探測(cè)到引力波。

　　美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室伽馬射線天文學(xué)家、研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Matthew Kerr等人決定找出答案。他們分析了費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡12.5年間從大約30個(gè)合適的脈沖星收集到的伽馬射線光子。

　　與僅在短時(shí)間內(nèi)瞄準(zhǔn)特定脈沖星的PTA不同，費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡可以持續(xù)觀察大片空間，因此有幾個(gè)脈沖星總在它的視野內(nèi)。但是伽馬射線范圍內(nèi)的光子非常罕見�！敖�(jīng)常一周內(nèi)觀測(cè)不到任何光子�！盞err說(shuō)。

　　盡管如此，研究團(tuán)隊(duì)仍然在觀測(cè)檔案中搜集到了足夠多的光子數(shù)據(jù)來(lái)制作伽馬射線PTA。和北美和歐洲的PTA團(tuán)隊(duì)一樣，Kerr團(tuán)隊(duì)也無(wú)法確定探測(cè)到引力波背景。但他們能夠設(shè)定信號(hào)值上限。Kerr承認(rèn)，基于伽馬射線的探測(cè)極限僅為射電PTA極限的1/3左右，但隨著費(fèi)米伽馬射線空間望遠(yuǎn)鏡收集到越來(lái)越多的數(shù)據(jù)，其靈敏度將有所改善。

　　一旦無(wú)線電PTA和伽馬射線PTA確定了引力波背景，研究人員的下一個(gè)目標(biāo)將是超大質(zhì)量黑洞雙星的探測(cè)，以了解這些旋轉(zhuǎn)的龐然大物如何影響它們周圍的星系。 (記者徐銳)