引力波海洋中的地球：地质学家揭示缓慢翻滚的宇宙证据

科学家们惊人的发现：地球不再是孤独的行星，而是被缓慢翻滚的引力波海洋所包围。这个突破性的发现让我们窥探了宇宙中引力波的时空涟漪，这些波动持续数年甚至数十年，源自于超级大质量黑洞的舞动，正悠然地融汇在一起。

一幅富有想象力的艺术家构思图中，脉冲星组成的天空灯塔瞥见环绕的超大质量黑洞发出的引力波。这次惊人的发现源自北美引力波纳米赫兹天文台（NANOGrav）15年的精心观测，详细内容发表在《天体物理学杂志通讯》（The Astrophysical Journal Letters）上的一系列论文中。NANOGrav由来自美国和加拿大的190多名科学家组成，他们借助波多黎各阿雷西博天文台、西弗吉尼亚州绿岸望远镜和新墨西哥州超大阵列的射电望远镜，对天空中的68颗脉冲星进行监测。这些脉冲星就像浮标一样，在引力波海洋的缓慢滚动中摇曳。

NANOGrav团队的成员、加州理工学院物理学助理教授Katerina Chatziioannou表示：“虽然引力波对脉冲星的影响微弱难辨，但随着时间的推移，我们积累了更多数据，对研究结果充满信心。”未来，我们将持续观测，并与国际合作伙伴的结果进行对比，以从数据中汲取更多的知识。

约瑟夫-拉齐奥，NANOGrav团队成员、喷气推进实验室（JPL）首席科学家和加州理工学院天文学访问学者，兴奋地说：“我们现在有了一种新方法，可以探索巨大黑洞开始缓慢而不可逆转的死亡螺旋中会发生什么。这个过程在许多星系中都很常见，我们见过很多不同阶段的例子，但终于开始洞察其中关键的最后步骤了。”

尽管阿尔伯特-爱因斯坦在1916年首次提出引力波的概念，但直到一个世纪后，美国国家科学基金会资助的激光干涉引力波天文台（LIGO）才首次直接探测到来自远处碰撞黑洞的引力波。与LIGO不同，NANOGrav所探测的引力波频率要高得多，主要针对纳赫兹频率范围内的低频引力波，大约每几年一个周期。

不同频率的引力波源自不同的黑洞对。高频率引力波来自较小的黑洞对，它们在碰撞前的最后几秒钟内迅速旋转。而较低频率的引力波则来自于星系中心的巨大黑洞，它们的质量是太阳的数十亿倍，缓慢地在合并前绕着彼此旋转，甚至还需要数百万年的时间。

新的研究表明，NANOGrav成功捕捉到了来自宇宙中众多合并的超大质量黑洞的引力波集体“嗡嗡声”。正如LIGO团队成员和威廉-H-赫特学者的查齐奥安努所解释的那样：“这种信号有点像背景噪音，而不是LIGO接收到的呼喊声。”

帕特里克-迈耶斯，NANOGrav团队成员、加州理工学院博士后学者副研究员，描述说：“这就像在一个鸡尾酒会上，你无法分辨出任何人的声音。我们只能听到背景噪音。”他帮助领导了对结果的统计测试。

NANOGrav的脉冲星网络，也称为脉冲星计时阵列，由大质量恒星爆炸形成的脉冲星组成。它们发出的光脉冲以极其精确的间隔迅速旋转，就像灯塔上的信标一样。这些脉冲星的闪光时间可能预测到几十纳秒，有时甚至可以与原子钟的精度相匹配。

当引力波在宇宙中传播时，会轻微地拉伸和挤压时空结构。这种变化会导致地球与特定脉冲星之间的距离微小变化，从而造成