寻找缺失的引力信号

每年，成千上万的黑洞汇聚成宇宙之舞，向各个方向发射引力波。自2015年以来，大型地面LIGO，Virgo和KAGRA干涉仪使检测这些信号成为可能，尽管只观察到了大约一百个这样的事件，占总数的极小部分。

大多数波保持“无法区分”，叠加并加在一起，产生一个平坦的，弥漫的背景信号，科学家称之为“随机引力波背景”(SGWB)。

发表在《天体物理学杂志》上的SISSA新研究建议使用一个由三个或四个空间干涉仪组成的星座来绘制平坦且几乎完全均匀的背景，以寻找涟漪。这些微小的波动，科学家称为各向异性，掌握了在最大宇宙尺度上理解引力波源分布所需的信息。

研究人员相信，下一代探测器，如爱因斯坦望远镜和激光干涉仪空间天线(LISA)，将在可预见的未来使直接测量引力波背景成为可能。

“然而，测量这些背景波动，更准确地称为各向异性，将继续非常困难，因为识别它们需要非常高的角度分辨率，这是当前和下一代调查仪器所不具备的，”SISSA博士生Giulia Capurri解释说。

由Carlo Baccigalupi和Andrea Lapi监督的Capurri建议，这个问题可以通过在太阳轨道上建立一个由三到四个空间干涉仪组成的“星座”来克服，并覆盖近似地球和太阳之间的距离。随着分离的增加，干涉仪获得了更好的角分辨率，提高了它们区分引力波源的能力。

“围绕太阳运行的空间干涉仪星座可以让我们看到引力背景信号的细微波动，从而使我们能够提取有关黑洞，中子星和宇宙中所有其他引力波来源分布的宝贵信息，”Capurri说。

在LISA项目的空间任务测试取得成功之后，目前有两个关于创建天基干涉仪星座的建议：一个是欧洲的——大爆炸天文台(BBO)，一个是日本的——德西赫兹干涉引力波天文台(DECIGO)。

“这是最早通过围绕太阳运行的一系列仪器对引力波随机背景的大小进行具体预测的工作之一。 连同其他类似项目，其细节将在适当的时候公布，它们对于为我们希望在未来几十年内建造和调试的未来观测仪器开发最佳设计至关重要。“SISSA理论宇宙学教授Carlo Baccigalupi总结道。

在多信使天文学时代，从LIGO和Virgo等地面干涉仪开始，引力波背景可以为大规模宇宙的新理解铺平道路，就像宇宙微波背景已经发生的那样。