引力波与相对论（引力波 相对论）

最近探测到的一对合并黑洞发出的引力波表明，可能存在大量类似的天体，这些天体产生的引力波背景应该太弱，目前的技术手段无法探测到。根据这些信息，研究人员估计这种背景的强度可能是此前预期的10倍，有望在几年内被敏感仪器探测到。这些背景信号可以帮助

2015年9月14日，LIGO历史上首次探测到引力波。研究小组通过在相距4公里的两个镜子之间反射激光，探测到了引力波通过时镜子之间距离的微小波动。引力波是由一个编号为GW150914的天文事件引发的，该事件涉及两个质量分别为太阳29倍和36倍的黑洞合并。

研究人员认为，宇宙中有许多类似的黑洞和中子星，它们不断融合，产生引力波，从各个方向到达地球。这些引力波会在探测器上产生微弱的爆破声。在发现天体对之前，科学家需要通过假设宇宙中这种天体对的数量及其质量分布来估计背景的强度。

明尼苏达州卡尔顿学院的Nelson ·和LIGO科学合作组织；克里斯腾森说:& ldquo最近的观测带来的变化是，我们知道宇宙中确实存在一定数量的黑洞双星。我们得到了一些相关信息。& rdquo

这项新的分析由LIGO科学合作组织和欧洲处女座科学合作组织共同完成，估算了频率在100赫兹以下的引力波背景的能量密度(100赫兹以下的频率是LIGO最敏感的波段)。为了做出这一估计，研究人员假设了一定数量的黑洞双星(这些黑洞体积不同，与地球的距离不同，创造了不同的事件场景)，并计算了这些黑洞合并所导致的引力辐射强度。

研究团队利用GW150914事件的细节优化了估算结果，对宇宙中黑洞双星的真实分布做出了最可能的估算。他们认为，目前检测到的合并极有可能是整个集团中具有代表性的事件，但并不是极其罕见的。如果黑洞的粒子数分布是高斯曲线，事件会在主凸起对应的位置，而不是在曲线的末端。GW150914事件中观测到的黑洞质量表明，黑洞双星主群的大小比预期值高约20倍，它将产生比先前估计高约10倍的背景辐射。然而，克里斯滕森强调，估算结果仍有许多不确定性，而且它仅基于一个事件。

位于摩根敦的西弗吉尼亚大学的天体物理学家Maura & middot麦克劳林说:在我看来，估算结果是非常可信的。& rdquo她是北美Nahz天文台引力波项目合作组织的成员，该组织致力于探测信号频率比LIGO探测到的低得多的引力波。& ldquo只要他们的参数有什么漏洞，我都能看出来。除非LIGO真的幸运地探测到这个信号，否则宇宙中这些系统的数量比我们之前想象的要多得多。& rdquo

Maclaurin认为，LIGO和室女座探测器足够敏感，可以探测到这种程度的引力背景，科学家可以在未来两到五年内看到它。克里斯滕森说，这比物理学家预期的要快得多，这让人们有了很多期待。他说:& ldquo大家都超级兴奋。& rdquo

探测这个背景可以确认在整个宇宙中传递能量的引力波的存在。研究人员还表示，这项研究还可以为进一步了解黑洞是如何形成的提供有用的信息。如果减去这个背景，也许有一天我们可以探测到大爆炸早期宇宙膨胀产生的较弱的引力波。