科学探索|?天体物理学家对合并的超大质量黑洞产生的引力波强度进行了预测 ?天体物理学家对合并的超大质

引力波是由加速的质量引起的时空曲率的涟漪，是一种以光速从源头向外传播的波。尽管并不需要一个巨大的天体来产生引力波，但我们人类的仪器只能探测到那些由非常大的天体的极端加速产生的引力波，例如黑洞的双轨。
【科学探索|?天体物理学家对合并的超大质量黑洞产生的引力波强度进行了预测】巨大的黑洞位于大多数星系的中心。这些黑洞非常重--它们的质量可以是太阳质量的100万到10亿倍以上，因此它们称为超大质量黑洞。
当星系在宇宙中移动时，它们偶尔会合并。当这种情况发生时，它们所承载的超大质量黑洞往往会向对方迁移进而形成一个双星系统。当这两个黑洞相互绕行时，它们扭曲了周围的空间和时间结构并产生了引力波，这些引力波荡漾在宇宙中。这些引力波在穿越空间时每一年左右完成一次完整的振荡并被归类为低频引力波。
宇宙中充满了这些超大质量黑洞双星系统，它们发出的引力波充满了空间并组合成了一种被称为随机引力波背景的东西。科学家们正在试图利用一个被称为脉冲星计时阵列的复杂的射电望远镜网络从这个背景中找到引力波信号，但可能要等到多年后才会有一个确认的探测结果。

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由于这个原因，宇宙学模拟经常被用来预测这种引力波信号可能是什么样子。这种类型的模拟通过追踪物质和能量从大爆炸后不久一直到今天的流动情况来帮助科学家了解宇宙的结构和历史。
由研究生研究员Bailey Sykes（来自莫纳什大学）领导的研究小组跟包括OzGrav副研究员Hannah Middleton博士在内的几位OzGrav科学家一起，他们最近对这种引力波信号的强度作出了新的预测。新估计则是基于来自MassiveBlack-II模拟的数据生成，据悉，该模拟模拟了一个类似于我们自己宇宙中的一大块空间区域。
研究小组做了两个估计：一个是一旦它们的宿主星系发生碰撞，超大质量黑洞几乎立即合并；另一个是一旦两个黑洞在一个双星系统中配对，它们需要时间向对方下沉。这第二个估计非常重要，因为在这段时间内，由于超大质量双星附近的恒星和气体的相互作用，双星的引力波输出也会发生变化。
据悉，使用MassiveBlack-II模拟的引力波信号跟之前研究中的其他预测相似。它比目前可由脉冲星计时阵列探测到的信号要小，然而随着望远镜技术灵敏度的提高，确认的探测可能就在不远处。
这项研究的结果为现有信号预测增加了宝贵的见解并为未来的脉冲星计时阵列提供了一个重要的参考点。对随机引力波背景的逐步准确估计可以用来进一步了解其他天体物理现象，包括影响合并超大质量黑洞的恒星和气体的相互作用。