世界資訊：新突破！中國天眼FAST“看見(jiàn)”納赫茲引力波蹤跡

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人民網(wǎng)北京6月29日電 （記者趙竹青）記者從中國科學(xué)院獲悉，近日，由中國科學(xué)院國家天文臺等單位科研人員組成的中國脈沖星測時(shí)陣列（CPTA）研究團隊利用中國天眼FAST，探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據。相關(guān)論文在我國天文學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理研究（RAA）》在線(xiàn)發(fā)表。與此同時(shí)，來(lái)自歐洲-印度、美國、澳大利亞等國家和地區的另外3個(gè)國際團隊同步發(fā)表了各自獨立獲得并且相互印證的結果。

引力波是由加速運動(dòng)的有質(zhì)量物體擾動(dòng)周?chē)臅r(shí)空而產(chǎn)生時(shí)空的漣漪。引力波信號極其微弱，卻是探測宇宙中不發(fā)光物質(zhì)的直接手段，探測引力波并且開(kāi)辟引力波觀(guān)測宇宙的新窗口是天文學(xué)家長(cháng)期以來(lái)追求的目標。20世紀70-80年代，引力波的存在通過(guò)觀(guān)測脈沖雙星系統的軌道變化得以間接證實(shí)，并獲得了1993年諾貝爾物理學(xué)獎。2016年，美國激光干涉引力波天文臺（簡(jiǎn)稱(chēng)LIGO）宣布在百赫茲頻段探測到恒星級質(zhì)量雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波，并因此獲得了2017年諾貝爾物理學(xué)獎。

納赫茲引力波是引力波的一種?？蒲腥藛T介紹，更大質(zhì)量的天體產(chǎn)生的引力波頻率更低。例如，宇宙中質(zhì)量最大的天體，星系中心的超大質(zhì)量雙黑洞系統（億到千億倍太陽(yáng)質(zhì)量）系統繞轉產(chǎn)生的引力波主要集中在納赫茲頻段。在這個(gè)頻段內，還有宇宙早期原初引力波殘存至今的部分和宇宙弦等奇異對象產(chǎn)生的引力波。開(kāi)辟納赫茲引力波探測宇宙的新窗口對于理解超大質(zhì)量黑洞、星系并合歷史、宇宙大尺度結構形成等問(wèn)題具有重大意義。

納赫茲引力波由于頻率極低、周期長(cháng)達數年，其波長(cháng)可達數光年，對它的探測十分具有挑戰性。利用大型射電望遠鏡對一批自轉極其規律的毫秒脈沖星進(jìn)行長(cháng)期測時(shí)觀(guān)測，是納赫茲引力波目前已知的唯一探測手段。發(fā)現納赫茲引力波是國際物理和天文領(lǐng)域競賽的焦點(diǎn)之一。國際上，美國NANOGrav、歐洲EPTA、澳大利亞PPTA，利用各自的大型射電望遠鏡，已分別開(kāi)展了長(cháng)達20年的納赫茲引力波搜尋。近期一些新生力量也逐漸加入這一領(lǐng)域，包括我國的CPTA，印度InPTA和南非SAPTA。

此次研究中，CPTA團隊利用FAST對57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了長(cháng)期系統性監測，并將這些毫秒脈沖星組成了銀河系尺度大小的引力波探測器來(lái)搜尋納赫茲引力波。該團隊基于獨立開(kāi)發(fā)的軟件，對FAST收集的時(shí)間跨度3年5個(gè)月的數據進(jìn)行分析研究，在4.6西格瑪置信度水平（即誤報率小于五十萬(wàn)分之一）上發(fā)現了具有納赫茲引力波特征的四極相關(guān)信號的證據。

論文通訊作者、國家天文臺/北京大學(xué)研究員李柯伽自豪地說(shuō)：“我們利用中國自主設計和建造的大科學(xué)裝置，開(kāi)展原創(chuàng )性研究，成果發(fā)表在中國本土的學(xué)術(shù)期刊上，我國在這一領(lǐng)域與國際同步達到領(lǐng)先水平?！?/p>

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