时空的结构可能正充斥着巨大的引力波，这一可能性让物理学家们感到兴奋不已。从死亡的恒星核中看到的一种潜在信号，即脉冲星，引发了一系列理论论文，推测奇异的解释。

最普通的，但仍然相当轰动的可能性是，北美纳赫兹引力波天文台(NANOGrav)的研究人员，该天文台使用银河系作为一个巨大的引力波探测器，终于看到了一个寻找已久的背景信号，当超大质量黑洞在宇宙中碰撞并合并时产生。另一种解释是，它起源于高能宇宙弦的振动网络，这可以为科学家提供关于物理现实的基本成分的极其详细的信息。第三种可能性是，这次合作发现了无数个小黑洞在时间之初的产生，这些小黑洞本身就可以解释被称为暗物质的神秘物质。

“多年来，人们一直在预测宇宙弦和原始黑洞，现在，我们终于有了一个信号，”康涅狄格大学的天体物理学家、NANOGrav团队成员Chiara Mingarelli说。“我们不确定是什么产生了这种信号，但很多人真的、真的很兴奋。”

物理学界已经从大量的地面引力波实验中了解了很多关于宇宙的信息，比如激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲的处女座引力波天文台。但是，就像电磁波的光谱范围从压缩的伽马射线到漫长的无线电波一样，引力波的范围从太阳大小的黑洞合并时产生的微小时空振动，到那些波长以光年为单位、可能需要几十年时间才能经过我们星球的振动。那些更大的波所发出的集体、重叠的杂音，被认为是潜伏在星系中心的巨大黑洞碰撞时产生的，这就是NANOGrav合作项目一直在努力捕捉的。

它通过关注毫秒脉冲星来做到这一点，毫秒脉冲星是当大质量恒星爆炸成超新星并留下快速旋转的残心时产生的。脉冲星的强磁场可以产生一束四处摆动的辐射，反复扫过地球，其规律性堪比原子钟的准确度。如果我们的星球和脉冲星之间的时空结构发生了扭曲，它会导致信号比预期的稍早或稍晚到达。如果用望远镜观测到这样的偏移，那可能意义不大。但是NANOGrav在12.5年多的时间里一直在监测45颗脉冲星发出的光，这些脉冲星分散在数千光年之外，寻找它们到达时间之间的相关性，以表明引力波的存在。

去年9月，该合作发布了一份纸在预印本服务器arXiv.org上，该网站保存着尚未通过同行评审的科学文章，显示其监测的脉脉星都显示出类似的光点。(这篇论文已经经过了同行评审发表)。Mingarelli说，这种情况发生的几率在1000到10000比1之间。作为一个团队，nanogravv很谨慎，并没有声称自己看到了引力波信号，这需要观测脉冲星信号到达时间之间高度特定的相关性。但这并没有阻止其他科学家对这些数据大加赞赏。

波兰华沙大学的理论物理学家马雷克·勒维基(Marek Lewicki)回忆说，纳米重力的研究出现在一个周五的清晨，在上午10点前，他的合作者、伦敦国王学院的约翰·埃利斯(John Ellis)发现了它。尽管对这种信号的通常解释是超大质量黑洞引力波背景，乐维基知道另一个可能的罪魁祸首是宇宙弦，他开始运行模型，看看这个选项是否可以解释这些数据。他说:“到周六的时候，很明显这是一个很好的选择。”

研究人员喜欢宇宙弦，因为它们直接将宇宙学事件与高能粒子物理联系起来。大爆炸后不久，已知的四种力中的三种——电磁力、强核力和弱核力——被挤压成一个超级力。当强核力自我分离时，宇宙将经历所谓的相变，就像水结冰成冰一样。就像结冰的湖泊通常会在其体积凝固时产生长长的裂缝一样，可见的宇宙也会布满纵横交错的巨大的近乎一维的能量管。这样的物体会像钢琴弦一样紧张，并且会振动出引力波，看起来就像NANOGrav接收到的信号。

位于日内瓦附近的欧洲核子研究中心的理论物理学家Kai Schmitz说，由于这些宇宙弦起源于时间之初，它们将携带一些过程的信息，比如宇宙膨胀(在此期间，宇宙被认为由于一些令人难以置信的因素而迅速膨胀)，以及不同极端温度下不同粒子的产生。来自这种条件的信息，在大型强子对撞机等粒子加速器中是不可能产生的，可以帮助研究人员产生一个大统一理论，将大多数已知的粒子和力连接起来，从而取代目前的标准模型。与两位合作者一起，施密茨在物理评论快报（光杆载荷)概述宇宙弦可以解释在1月28日获取NANOGrav的数据，同一天，一篇类似的文章发表了Lewicki和埃利斯出现了。

“如果我们探测到宇宙弦，那将是我一生的发现，”同样来自伦敦国王学院的宇宙学家尤金·林(Eugene Lim)说。“它将比希格斯玻色子更重要，可能比引力波本身更重要。”

这两篇论文都不是共同作者的林教授强调说，这类概念需要充分克制地加以考虑。nanogravv合作项目仍然需要确认它确实看到了引力波。他补充说，这些引力波的频谱形状还没有被追踪出来，并被发现符合宇宙弦的解释，每一种解释都可能需要数年时间。

与此同时，物理学界的另一群人认为，这种信号可能来自被称为“原始黑洞”的实体。与巨型恒星死亡时产生的普通黑洞不同，黑洞形成于早期宇宙，当时物质和能量在宇宙中不均匀地分散，这是暴胀末期发生的过程的结果。某些密度过大的区域会在自身重量的作用下坍塌，产生各种大小的黑洞。来自LIGO和Virgo的观测可能表明原始黑洞之间的合并已经在许多研究人员的头脑中植入了这样的想法，这些奇怪的物体不仅仅是推测性的虚构。某些理论家喜欢它们，因为作为不发光的实体，它们可以解释宇宙中部分甚至全部的暗物质。

“这是一个经济的解释，”日内瓦大学的天体粒子宇宙学家安东尼奥·里奥托(Antonio Riotto)说，因为它们不需要对大质量弱相互作用粒子(wimp)或轴子(轴子)等外来的未被探测到的粒子进行理论推导，这些粒子迄今为止一直主导着物理学家对暗物质的思考。

与两位合著者一起，里奥托写了第三篇论文，发表在光杆载荷展示了纳米重力信号是如何被a大量的黑洞在大爆炸后不久产生了小行星的大小，产生了引力波遗迹，可以传播到现代的我们。根据研究人员的模型，这些微型的原始黑洞可能构成了宇宙中暗物质的百分之百。

然而，西班牙马德里自治大学的理论物理学家胡安García-Bellido说，这种可能性也需要谨慎对待，他没有参与这项工作。虽然NANOGrav的数据包含了一些线索，但它并没有完全显示出引力波的具体相关模式，而且许多推测对他来说似乎还为时过早。“我是第一个希望存在原始黑洞的人，”他说。“但恐怕还没到那一步。”

然而，理论活动的爆发表明物理学家是多么认真地对待这些结果。nanogravv的研究人员还有另外两年半的脉冲星数据，他们正在梳理这些数据，这些数据可以帮助区分这些解释中的一些或所有解释的组合是否可行。他们还与欧洲脉冲星计时阵列(EPTA)和澳大利亚的帕克斯脉冲星计时阵列(PPTA)等国际合作机构合作，每个机构都有其他脉冲星的观测结果，这可以让他们更接近于发现所需的相关性，从而最终确定引力波背景——这个过程应该在今年年底前开始。

Mingarelli说:“如果我们在综合所有数据时没有看到一个信号，我会感到震惊。”