歐洲天文學家Stephen Warren等人利用歐南天文台(ESO)超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)等設備進行研究,發現一個類星體(quasar)距離達129億光年遠,再度打破最遠的類星體紀錄。
類星體,從影像中看來只是個像恆星般的亮點,但其實是遙遠星系中心質量高達20億倍太陽質量的超大質量黑洞(supermassive black hole)所釋放出的巨大能量所造成的,是天文學家迄今在早期宇宙中所發現的天體中最明亮的,因此雖然數量稀少,但天文學家往往可以透過它們來瞭解早期宇宙的狀況,尤其是大霹靂(Big Bang)後約數億年內、宇宙最早的時期。
最遠類星體記錄的第2名,是位在大霹靂後8億7000萬年的時期(z~6.4)。這類天體由於距離非常遙遠,因宇宙膨脹之故,因此所發出的可見光抵達地球時都已經紅位移到紅外波段,所以天文學家必須以紅外波段觀察,才比較容易找到這類天體。英國紅外深空巡天計畫(UKIRT Infrared Deep Sky Survey,UKIDSS)就是利用位在夏威夷的紅外望遠鏡進行這類工作。Warren等人由UKIDSS數百萬個天體資料庫中,挖掘z達6.5以上、可能是類星體的天體,之後藉由VLT和位在夏威夷的雙子北座望遠鏡(Gemini North Telescope)拍攝光譜以測定精確距離;耗費5年的功夫,最終終於挖到ULAS J1120+0641這個z居然超過7的大金礦。左方影像中央的紅點即為ULAS J1120+0641,其名J1120+0641分別代表這個天體所在的赤經與赤緯座標。
根據廣義相對論的計算,一旦有重力波經過,不同脈衝星訊號之間的相關性與脈衝星在天球上的夾角會滿足一條特定的曲線,稱為 HD 曲線(Hellings-Downs curve)。
科學家以兩顆脈衝星為一組觀測單位,藉由觀測多組脈衝星的訊號、計算它們之間的相關性,再比較這些數據是否符合 HD 曲線,就能夠進一步推斷低頻重力波是否存在。值得一提的是,由於重力波訊號非常微弱,用來作為陣列的脈衝星必須有非常穩定的計時條件,因此一般會選擇自轉週期在毫秒(ms)級別的毫秒脈衝星作為觀測對象。
NANOGrav 在今年 6 月發布的觀測結果就是利用位於波多黎各的阿雷西博天文台(Arecibo Observatory,已於 2020 年因結構老舊而退役)、美國的綠堤望遠鏡(Robert C. Byrd Green Bank Telescope)和甚大天線陣(Very Large Array, VLA)觀測 68 顆毫秒脈衝星。
他們分析了長達 15 年的觀測數據後,發現這些脈衝星訊號的相關性與 HD 曲線相當吻合,證實了低頻重力波確實存在於我們的宇宙中。