首次发现“重力波海”讯号！成对黑洞悠闲互绕产生极低频重力波

经过 15 年探索，科学家终于发现可能来自成对超大质量黑洞所发出的“极低频”重力波背景证据。

LIGO 重力波天文台搜寻的高频重力波来自较小黑洞对，它们在碰撞前最后几秒快速相互围绕，而与 LIGO 探测的短暂高频重力波不同，北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）旨在搜寻另一种连续性、犹如海浪绵延起伏的低频重力波背景（Gravitational wave background，GWB），被认为由成对超大质量黑洞缓慢互绕引起。

爱因斯坦广义相对论预测了低频重力波拉伸、挤压宇宙结构会微弱影响脉冲星讯号时间，扭曲它们原本非常规律的脉冲，从几 10 奈秒到 5 年甚至更长时间，使讯号比正常情况更早或更晚抵达地球，变化程度具体取决于距离多远。

但要探测低频重力波经过，需要一个比地球大许多的探测器，于是科学家利用脉冲星将银河系变成一个巨大重力波天线，透过测量地球与银河系脉冲星之间距离如何因穿过银河系的重力波变化，15 年来努力收集 68 颗脉冲星数据，首次看见广义相对论预测相关模式的清晰证据。

首度探测到可能由超大质量黑洞对引起的超低频重力波。（Source：NANOGrav）

根据研究人员说法，NANOGrav 科学家因为无法获得良好光谱，所以无法精确定位低频重力波来源，但最可能的来源是成对超大质量黑洞（相比之下，LIGO 探测到的重力波都来自质量与太阳相似的较小黑洞）

理论表明，一对超大质量黑洞在合并前悠闲地相互环绕，会以低频重力波形式释放能量，观测结果表明重力波背景周期为数年～数十年，NANOGrav 下一步将确定讯号源附近是否真的存在准备合并的超大质量黑洞系统，又或者有除了黑洞以外能产生低频重力波的其他事件。

结合这些重力波结果与星系结构、演化等研究，将彻底改变我们对宇宙历史的理解。数篇相关新论文发表在《天文物理期刊通讯》（The Astrophysical Journal Letters）。