在寻找宇宙中最大黑洞信号的过程中,天文学家们不得不首先转向一个不同的宇宙难题——我们太阳系的重力中心在哪里。北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)监测一组快速旋转的中子星(脉冲星),这些脉冲星可靠地发射出规律的无线电波。被描述为“杰出的银河钟”,脉冲星发出的光中的时间偏差可能意味着引力波正在扭曲我们的银河系。这些引力波可能来自比太阳质量大数十亿倍的黑洞,比LIGO观测到的引力波更长。
范德堡大学的物理学和天文学助理教授斯蒂芬·泰勒在一份声明中说:“我们试图像蜘蛛一样静静地坐在银河系中的网中央。”“我们对我们太阳系质心的理解有多好,在我们试图感知网中最轻微的颤动时至关重要。”
太阳系的重力中心,即质心,是系统中所有物体质量的中心。在这个点上,行星、卫星和小行星能够与太阳“平衡”。因此,如果我们对这些天体的知识有误,那么我们的“蜘蛛感应”将会受到阻碍。
NASA喷气推进实验室的天文学家乔·西蒙解释说:“问题是,质量和轨道中的错误将转化为脉冲星计时伪影,这些伪影很可能会看起来像引力波。”
事实上,通过NANOGrav的数据,研究人员发现他们的计算中存在大的系统性差异。JPL的米歇尔·瓦利斯内里说:“通常,更多的数据会带来更精确的结果,但我们的计算中总是有一个偏差。”
问题又回到了对太阳系质心的不确定性上。尽管太阳的质量相对巨大,但我们系统的重力中心在太阳表面之上,而不是在其核心。这是因为另一个相当大的影响,木星。实际上,这两个物体之间的质量中心位于太阳表面之上的空间点,木星并不完全围绕太阳运行。
然而,由于JPL的伽利略探测器在1995年至2003年间研究木星时存在技术故障,我们对木星轨道的了解不完善,这导致了太阳系质心位置的不确定性。正如他们在发表于《天体物理学杂志》的论文中所描述的,通过建模这些不确定性,团队能够将这个备受关注的位置精确到100米(328英尺)以内。如果太阳被缩放到一个足球场的大小,这个距离将相当于一根头发的宽度。
随着NASA的朱诺探测器继续提供木星的进一步测量,这一数字将变得更加准确,并允许更清晰的引力波搜索。
泰勒说:“我们对分散在银河系中的脉冲星的精确观测使我们在宇宙中的定位比以往任何时候都更好。”“通过这种方式找到引力波,加上其他实验,我们获得了对宇宙中所有不同类型黑洞的更全面的概述。”