超大质量黑洞的声音，通过引力波，科学家或已首次听到

宇宙空间是高度真空的，无法传播声音，但这不意味着它就不可以产生声音。通过一些技术手段，科学家就可以“听到宇宙的声音”。

根据爱因斯坦的广义相对论，科学家们推测宇宙中应该充斥着大量的引力波。这些引力波来自于宇宙中最极端的事件，比如黑洞并合、中子星碰撞、甚至是宇宙大爆炸，都可以掀起宇宙空间的涟漪。

根据科学家的分析，在漫长的岁月里，这些极端事件产生的引力波会变得非常微弱，难以检测。它们已经弥散到了整个宇宙中，科学家们称之为引力背景辐射。它们就像是那些极端事件留下的回音，不断地在宇宙中振荡。和宇宙微波背景辐射一样，引力背景辐射也蕴藏着许多宇宙的秘密，只不过更加难以探测，多年以来，科学家们一直在寻找它们的踪迹。

最近，科学家们似乎终于有了一点收获，似乎。

Joseph Simon是科罗拉多大学博尔德分校和NANOGrav合作项目的天体物理学家，他指出：“从数据中发现如此强烈的信号实在是令人高兴得不敢相信，不过，我们搜寻的引力波信号跨越了整个观测时间，所以我们必须对我们的噪音有一个了解。这让我们来到了一个有趣的位置，能够明确排除一些噪音源，但还不能下结论说它是否真的来自于引力波，这就要求我们获得更多数据。”

令人惊讶的是，尽管这只是一次疑似的发现，科学家们的热情也没有熄灭。自从该团队去年8月在arXiv发布预印本论文以来，这篇论文已经被引用了超过80次！

这就有点意思了，如果被证伪，那么那80多篇论文也会有很大一部分陷于尴尬之中。因此，该团队始终在进行着持续的研究，一旦被证实是引力波的回音，那么这项发现将会带领引力波天文学登上一个新的台阶，向我们展示前所未见的天体物理学现象。

如果它真的是引力波，那么这一次的观测成果，还要归功于脉冲星。

我们知道，脉冲星是中子星的一种，具有极高速的自转并且会向宇宙中发射脉冲信号。脉冲星的自转不仅快，而且极其稳定，再加上强大脉冲的标记，使得脉冲星成为了“宇宙的灯塔”，给天文学家进行宇宙和天体的观测提供了极其重要的参考。

尤其在引力波被发现以后，脉冲星就更受关注了，因为科学家发现它还能帮助我们寻找引力波。当引力波经过一颗脉冲星的时候，会导致时空的涟漪，而脉冲星原本稳定的信号也会因为时空的涟漪呈现出随之波动的现象。因此，通过观测原本稳定的射电脉冲时间发生的变化，就能发现引力波。

（图片说明：脉冲星通过超新星爆发而形成）

参与了斯威本科技大学和OzGrav合作项目的天体物理学家Ryan Shannon没有参加本次研究，但他还是给我们介绍了其中的原理：“脉冲星和地球之间的空间会在引力波的背景下发生拉伸和收缩，这就使得脉冲星的信号比平时到达得晚一些（拉伸的情况）或者早一些（收缩的情况“。”

如果一颗脉冲星的信号突然发生一次波动，那可能不代表什么；如果多颗脉冲星的信号呈现出彼此相关的规律性的持续变化，那就有可能是引力波作用的结果了。这样的脉冲星组合，被称为脉冲星定时阵列，也是NANOGrav团队多年以来重点观测的对象。

正是凭借着银河系内45颗毫秒级脉冲星组成的阵列，他们取得了我们开篇所说的那个发现。在13年的观测中，这些脉冲星出现了几百纳秒的变化。Shannon向我们介绍：具体的信号变化因不同的脉冲星而异，但是它们彼此之间的确暗示着相似的规律。

这里有一个问题必须要说明：那就是这些脉冲星的信号需要放在一个没有加速度的参考系中进行分析。简单来说，仅仅通过地球上接收到的脉冲信号进行分析是不准确的，我们需要把它转化为以太阳系质心观测的信号。而太阳系的质心，偏偏又不是太阳……

理论上来说，太阳占据了太阳系99.86%的质量，的确应该是太阳系的质心。但是由于木星质量太大，导致质心遭遇到木星引力的拖动，随时在发生变化。而且，在其他行星的联合作用下，太阳系的质心甚至可能被拖出太阳表面几十万公里之远。因此，为了研究这些脉冲信号，NANOGrav团队首先要确定太阳系的质心位置。

去年的时候，他们初步完成了这项工作，将太阳系质心的位置范围缩小到了100米以内。这个数字在宇宙中的确微不足道，但仍然有可能是导致数据偏差的原因。因此，想要确定这些脉冲信号到底是不是引力波回音导致的，研究团队还有很多工作要做。

研究团队认为，如果这个信号最终被证实，那么它很可能是来自于一个超大质量黑洞。而对于这种天体来说，引力波将是一种极其重要的研究工具，完成很多电磁波所无法探测的任务，比如超大质量黑洞的最后一秒差距问题。最后一秒差距指的是理论上超大质量黑洞之间无法并合的现象，这对于我们了解星系的形成和演化有着重要的意义。

在未来，这项技术还可以帮助我们研究宇宙大爆炸所产生的引力波，这对于我们了解宇宙的形成和早期演化具有至关重要的意义，一些迷雾中的细节也将被发现。

除了他们之外，还有其他团队也在从事脉冲星定时阵列探索引力波的项目，比如ARC引力波发现卓越中心等。而NANOGrav团队的研究，也将给这些项目的科学家们提供重要的借鉴意义。