膨胀的回声今天仍可能震撼着宇宙

五毒男孩又

对宇宙早期阶段的描述，可能以全向引力波的盛行为标志。鸣谢:美国国家航空航天局/WMAP科学团队

（）据今日宇宙（安迪·托马威克）：在早期的宇宙中，物理学是怪异的。一个被称为膨胀的过程，在这个过程中，宇宙从一个无穷小的点变成了我们今天看到的一切，这就是那些怪异物理学的一个例子。现在，来自中国科学院的科学家们已经筛选了15年的脉冲星计时数据，以便对物理学的样子施加一些限制。

这15年的数据来自北美纳赫兹引力波天文台。NANOGrav的目标是使用一种非常规的方法来检测引力波——通过观察脉冲星。这些快速旋转的物体在天文学术语中通常被用作“时钟”。

早在1983年，两位天文学家(Ronald Hellings和George Downs)开发了一种方法，通过这种方法，天文学家可以使用这些脉冲星的阵列来检查引力波可能引起的偏移。

最近的工作已经看到脉冲星计时阵列(PTAs)，如NANOGrav，成功地识别出一种特殊的引力波，称为随机引力波背景(SGWB)。SGWB在概念上类似于宇宙微波背景——来自早期宇宙的持续辉光，天文学家可以看到一系列来自所有方向的微波。

在SGWB的例子中，引力波同时从四面八方而来，而不是微波。如果天文学家足够仔细地观察正确的脉冲星，它们的时空扭曲是可以探测到的。这种扭曲的一些来源可以追溯到宇宙的暴胀时期。

通货膨胀的一个特殊版本似乎很符合SGWB模型。这种被称为“超慢滚”(USR)膨胀的膨胀类型必须与早期宇宙的摩擦力进行斗争，其结果是一系列聚集的物质，这些物质是NANOGrav和其他脉冲星计时阵列实验看到的SGWB信号的来源。

然而，对于信号源的来源，可能还有其他的解释。特别是，螺旋型超大质量黑洞双星的想法被认为是PTA研究发现的另一个潜在来源。

中国科学院的薄木和他的同事在预打印服务器arXiv上发表了一篇论文，似乎回答了背景引力波来自哪里的问题。

为了做到这一点，他们使用了NANOGrav大约15年的数据，这些数据是由该联盟的望远镜收集的。根据这篇论文，USR膨胀的预期波比黑洞双星或另一个被称为“宇宙相变的气泡碰撞”的概念更符合在那段长时间内收集的数据。

将数据拟合到模型中是理论物理学界最重要的工作之一。这篇论文朝着理解引力波新物理学的正确方向迈出了一步。假设它通过了同行审查过程，它可能会被许多其他人跟随，比如详细描述这个新发现的引力波的美妙世界的背景来自哪里。