一組跨國研究小組利用歐南天文台(ESO)超大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)觀測距離非常遙遠、非常明亮的伽瑪射線爆發(gamma-ray burst,GRB)事件,結果發現居然是兩個含有豐富重元素的星系。天文學家認為位在宇宙非常年輕時期中的這兩個星系可能正處在合併過程中,造成大量新恆星誕生,或許也因此引發了伽瑪射線爆發。
GRB是宇宙中最明亮的爆發事件。最早是由在地球上空環繞的觀測衛星偵測到這些強烈而短暫的爆發事件。在其位置定出後,天文學家會立即用地面大型望遠鏡,以可見光波段和紅外波段追蹤觀測爆發後數小時到數日的餘暉變化情形。其中一個GRB,編號為GRB 090323,最初由NASA的費米伽瑪射線太空望遠鏡(Fermi Gamma-ray Space Telescope)在2009年3月23日偵測到,之後天文學家迅及用史威福X射線觀測衛星(Swift)和位在智利的2.2米MPF/ESO望遠鏡的GOUND系統及VLT望遠鏡研究爆發後一天的細節。
德國普朗克地外物理研究所(Max-Planck Institute for Extraterrestrial Physics)Sandra Savaglio表示:當他們研究這個GRB事件時,並不知道會發現什麼,但是當他們看到這兩個星系中富含重元素的低溫氣體居然這麼多時,都相當驚訝,因為畢竟這兩個星系位在宇宙非常早期、幾乎都是氫與氦等輕元素的天下,這兩個星系富含重元素的特性因而顯得相當突兀。
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。
這個主意,在 1968 年工程師 Peter Glaser 就在 Science 期刊上提出,還向美國政府申請了專利。當時,美國能源局和 NASA 也覺得這個概念挺「有趣」的,針對宇宙太陽能做了一系列的調查並提出了正式的可行性報告。不過當時各方面的技術未成熟,無法進行測試。最重要的是,要把一整個太陽能發電廠射到太空,實在要花太多錢,產出的電根本就不敷成本。