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探听引力波,6000小时研究

2024-08-31 15:58:13 2862

在远程办公的日子之前,你还记得吗?周一早上,你为了赶在交通高峰期之前赶到,却找不到车钥匙。你会怎么做?也许你会试着在房间里来回走动,在每一个平面上打量一遍,希望能找到丢失的钥匙。当然,这是假设它们是显而易见的地方;如果它们被藏在报纸下面,或者掉在沙发后面,你永远也不会发现它们。

或者你可能确信你最后在厨房看到了钥匙,所以在那里寻找它们:扒开每个橱柜,微波炉,洗碗机,冰箱后面,等等。当然,如果你把它们留在床头柜上,搅动厨房注定会失败。那么,哪种是最好的策略呢?

科学家在寻找来自快速旋转中子星的引力波-即太空和时间的涟漪-时面临着类似的难题。这些星体是宇宙中最密集的物体,只要它们不是完全球形,就会发出非常微弱的连续引力波的“嗡嗡声”。听到这种“嗡嗡声”将让科学家深入观察中子星的深层,发现它的秘密,从而进一步了解物质的最极端状态。然而,我们非常敏感的“耳朵”-使用强力激光的4公里大小检测器-至今还没有听到任何声音。

挑战之一在于,就像丢失的钥匙一样,科学家不确定最佳的搜索策略。大多数先前的研究采取了“从房间到房间”的方法,试图在尽可能多的不同地方寻找连续引力波。但这意味着你只能在一个地方听取一段有限的时间寻找那种特征明显的“嗡嗡声”-就像你只能花一段时间盯着咖啡桌,试图分辨出一件形状像钥匙的物体。由于“嗡嗡声”非常安静,你甚至可能听不到它。

在最近发表的一项研究中,由澳大利亚国立大学Gravitational Wave Discovery卓越中心(OzGrav)的Karl Wette博士领导的科学家团队尝试了“除厨房之外还能在哪里?”的方法。

Wette博士解释说:“我们对连续引力波可能存在的特定位置进行了一个有根据的猜测,这部分基于我们已经知道的脉冲星的信息-它们类似于中子星,但是发出无线电波而不是连续引力波。我们假设在脉冲星无线电波附近会探测到连续引力波。”就像猜想你丢失的钥匙可能靠近你的手袋或钱包。

利用现有的观察数据,该团队花费了大量时间在这个位置上搜寻(近6000天的计算机时间!),仔细倾听那微弱的“嗡嗡声”。他们还使用图形处理器单元-通常用于电脑游戏的专用电子设备-使他们的算法运行得非常快。

Wette博士说:“我们的搜索比以往任何一个搜索这个位置的研究都更敏感。”

“不幸的是,我们没有听到任何声音,所以这次我们的猜测是错误的。现在回到起点,但我们将继续倾听。”

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