（图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））
充满宇宙的神秘引力波嗡嗡声可能是“暗星”的回声，暗星是第一个超大质量黑洞的种子。
这些低频
引力波
是
早在 2023 年就被发现
使用一系列宇宙灯塔，或者
脉冲星
，在所谓的“
脉冲星计时阵列。
脉冲星是一种中子星，它们快速而有规律地旋转，同时从两极喷出准直的辐射束，可用于探测空间和时间的微小波动。这种波动是由引力波或时空波纹引起的。
长期以来，这种特殊的低频引力波背景的来源一直笼罩在神秘之中，但科学家们希望它们可能蕴藏着130亿年前宇宙的秘密。事实上，这项研究背后的团队相信这种时空涟漪的嗡嗡声可以帮助解释如何 超大质量黑洞 在宇宙诞生 10 亿年前，宇宙就已经发展得如此之快。他们将这种解决方案与假设的超大质量“暗星”联系起来，这些“暗星”可能在宇宙诞生的早期就已经坍缩并死亡 大质量黑洞种子，为超大质量黑洞的生长提供了一个良好的开端。
“暗星最初被认为是在宇宙黎明时可以直接看到的物体，”伊利说。科尔盖特大学的团队成员 Cosmin Ilie 表示：“这项工作指出了一种完全不同的方法来测试它们在宇宙历史中可能发挥的作用。” 在一份声明中说。 “他们的后代可能会留下引力波印记，一直持续到当今的宇宙。”
宇宙钟和坍缩的暗星
当引力波经过它们时，脉冲星计时阵列会挤压和拉伸空间，从而导致脉冲星到达地球的辐射束出现微小的延迟，从而检测到引力波。
探测引力波 背景, 然而，需要对脉冲星计时阵列进行多年的监测。
“脉冲星计时阵列通常被认为是相对较新的宇宙中超大质量黑洞双星的探测器，”伊利说。 “我们的工作表明，该信号还可能包含有关这些黑洞的祖先如何在宇宙黎明时形成的信息。
“从这个意义上说，今天观测到的引力波可以为了解第一个超大质量黑洞的诞生提供一个新的窗口。”
目前对此背景最受青睐的解释是宇宙历史 双黑洞 在合并之前螺旋在一起，特别是总质量超过 10 亿倍的配对 太阳的质量。
然而，这并不能解释这些超大质量黑洞从何而来以及如何形成的。 詹姆斯·韦伯太空望远镜 詹姆斯韦伯太空望远镜 (JWST) 经常在宇宙 10 亿年前就探测到它们——尽管事实上，提议创建超大质量黑洞的供给链和合并链应该需要超过 10 亿年。
伊利和他的科尔盖特大学同事索汉·戈德拉（Sohan Ghodla）质疑超大质量黑洞的生长是否始于重种子，以及这些重种子是否是由暗星坍缩产生的。
暗星是假设的原始恒星，它不通过产生能量
核聚变
，而是由自我毁灭提供动力
暗物质
在他们的核心内。当暗物质为这些原始恒星提供燃料时，与其他恒星相比，它们会保持凉爽，从而使它们能够在一生中继续吸积物质。
这个过程将持续下去，直到暗星的质量达到太阳数百万倍，并在自身引力作用下坍缩，产生巨大的质量。
黑洞
;碰撞并合并形成超大质量黑洞的种子。
伊利和戈德拉对由此产生的黑洞种子存在和合并的环境进行了建模，计算了合并率以及对引力波背景的影响。
他们发现超大质量暗星遗迹确实可以为 2023 年探测到的引力波背景提供主要的、或许是主导性的贡献。这意味着脉冲星计时阵列提供的测量可以帮助确定早期宇宙中重黑洞种子的丰富程度。
“产生太多这些巨大的种子，最终会过度产生脉冲星计时阵列检测到的信号，”戈德拉说。 “产生的太少，你需要其他来源来在宇宙生命后期有效地组装这些超大质量黑洞，以匹配脉冲星计时阵列观测。”
这里的关键决定因素是大众
暗物质晕
其中存在暗星，并形成重黑洞种子。
确定研究人员的理论是否正确可能需要等待引力波背景的脉冲星计时阵列测量的改进，以及对早期宇宙中黑洞群体及其特征的更好理解。
该团队的研究成果于周一（8月17日）发表在期刊上 物理评论 D.
