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翻译：张瀚之
校对：牧夫校对组
编排：胡暖暖
后台：朱宸宇
https://phys.org/news/2024-12-meerkat-gravitational-background-universe.html
MeerKAT 的结果显示了宇宙中众多脉冲星关联性。图片来源：Miles 等
黑暗的宇宙是一个动荡不安的地方：恒星在爆炸，中子星在碰撞，超大质量黑洞在并合……而所有这些现象以及更多的宇宙事件都会产生引力波。因此，整个宇宙中都充满了引力振动的波涛起伏。
尽管我们自 2016 年以来已经能够直接探测引力波，引力波天文学仍处于初期阶段。目前我们只能观测到恒星级黑洞碰撞产生的引力波涟漪。不过即便如此，我们实际上能探测到的也仅是并合最后时刻产生的最终引力波“啁啾”的微弱信号。
不过，现在天文学家们能够收集到宇宙引力波背景的间接证据了。去年，北美的纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）根据观测毫秒脉冲星得出了一些有趣的结论。
NANOGrav 项目的核心理念是，脉冲星会发出极为规则的无线电脉冲。所谓毫秒脉冲星，就是快速旋转的中子星，在每次旋转时向我们方向发出无线电能量束。因此，除非中子星发生罕见的“星震”，脉冲星的计时规律一般都保持非常一致，所以我们可以将其用作“宇宙时钟”（意味着，任何微小的计时变化都可能归因于相对运动的改变。）
当宇宙中的引力波从脉冲星附近掠过时，我们观察到的宇宙时间就会稍有变化。尽管这种变化对于单个脉冲星而言不足以直接观测，但通过对多个脉冲星的累加统计分析，足够可以证明引力波的存在。
2023 年时NANOGrav宣布找到了宇宙引力波的证据，不过当时数据不足以确认其来源。尽管如此，这已是一个巨大突破。为了证明这些宇宙波的寻找证据，NANOGrav 花费了 15 年时间进行观测。不过最近，一个位于南非的新的天文台发布了一组全新数据，彻底改变了我们的认知，它就是MeerKAT ！
MeerKAT 是位于南非的射电望远镜阵列的简称，全称是 Karoo Array Telescope，因为它位于南非的卡鲁（Karoo）地区而得名。“Meer”在南非荷兰语（Afrikaans）中意为“更多”，所以 MeerKAT 可以理解为“更大的卡鲁望远镜阵列”。MeerKAT 无线电阵列由 64 个天线组成，并且由南非无线电天文台（SARAO）运营。本周，SARAO 发布了一系列关于其四年半观测结果的论文（这些论文已被《皇家天文学会月刊》接受，并可在 arXiv 预印本服务器上查阅。之前关于 NANOGrav 数据的论文发表在《天体物理学快报》上）。
NANOGrav 研究了 67 个毫秒脉冲星，MeerKAT 在此基础上采集了 83 个脉冲星的数据。值得一提的是，MeerKAT的分辨率与 NANOGrav 类似，但仅用了三分之一的时间。这些结果再次确认了宇宙引力波的存在。不过和 NANOGrav 一样，我们还是不能未确认引力波的来源。我们仍需更多数据来证明这些波是由银河系中的双黑洞系统产生的。不过，既然现在有两个超级望远镜阵列都在研究这一现象，相信原理一定会在不久的将来被破译！
责任编辑：郭皓存
牧夫新媒体编辑部
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飞机上拍摄的卡角火箭发射，图源John Kraus。