由斯威本科技大学的天文学家领导的一项国际研究绘制了迄今为止最详细的宇宙引力波地图。

这项研究还制造了有史以来最大的星系尺度引力波探测器，并发现了引力波“背景”的进一步证据：空间中看不见但速度惊人的涟漪，可以帮助解开宇宙的一些重大谜团。

这三项研究为宇宙中最大的黑洞、它们如何塑造宇宙以及它们留下的宇宙结构提供了新的见解。

其中两篇论文的主要作者、奥兹格拉夫大学和斯威本大学的研究员马特·迈尔斯博士说，这项研究为理解我们生活的宇宙开辟了新的途径。

迈尔斯博士解释说：“研究背景可以让我们了解数十亿年来宇宙事件的回声。”“它揭示了星系和宇宙本身是如何随着时间演变的。”

主要结论:

前所未有的引力波信号

这项研究发现了引力波信号来自合并的超大质量黑洞的进一步证据，捕捉到的信号比类似的全球实验更强，而且只用了三分之一的时间。

“我们所看到的暗示了一个比我们预期的更有活力和活跃的宇宙，”迈尔斯博士说。“我们知道超大质量黑洞正在合并，但现在我们开始问：它们在哪里，有多少？”

详细的引力波地图和意想不到的热点

利用脉冲星定时阵列，研究人员在现有方法的基础上，构建了一张非常详细的引力波图。这张地图揭示了一个有趣的异常现象——信号中一个意想不到的热点，表明可能存在方向偏差。

其中一项研究的主要作者、OzGrav和莫纳什大学的研究员罗维纳·内森（Rowina Nathan）说，这张地图为我们了解宇宙的结构提供了前所未有的机会。

她说：“热点的存在可能表明存在一个独特的引力波源，比如一对质量是太阳数十亿倍的黑洞。”“观察引力波的布局和模式向我们展示了我们今天的宇宙是如何存在的，它包含了远至大爆炸的信号。要确定我们发现的热点的重要性，还有更多的工作要做，但这对我们的领域来说是令人兴奋的一步。”

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研究人员利用南非的MeerKAT射电望远镜——世界上最灵敏、最先进的仪器之一——构建了MeerKAT脉冲星计时阵列，用它来观测脉冲星，并将它们的时间精确到纳秒级。

脉冲星——快速旋转的中子星——充当着自然时钟的作用，它们稳定的脉冲使科学家们能够探测到由引力波通过所引起的微小变化。这个星系尺度的探测器提供了一个绘制天空中引力波的机会，揭示了挑战先前假设的模式和变化。

内森说，人们通常认为引力波背景会均匀分布在天空中。

“然而，由MeerKAT脉冲星定时阵列形成的银河系大小的引力波探测器使我们能够以前所未有的精度绘制该信号的结构，这可能会揭示其来源的见解。”

这些测量揭示了关于大质量黑洞形成和宇宙早期历史的令人兴奋的新问题。MeerKAT阵列的持续观测将完善这些引力波图，并可能发现新的、以前隐藏的宇宙现象。这项研究还具有广泛的意义，提供的数据可以帮助科学家更好地了解超大质量黑洞的起源和演化，星系结构的形成，甚至可能是宇宙历史上最早的事件。

马克斯·普朗克射电天文学研究所的研究员、其中一项研究的合著者凯瑟琳·格伦塔尔（Kathrin Grunthal）说，未来，他们的目标是了解从数据集中出现的引力波信号的起源。

“通过寻找天空中引力波信号的变化，我们正在寻找塑造宇宙的天体物理过程的指纹。”