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(tuán)隊(duì)，日前利用“中國天眼”FAST，探測到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)，標(biāo)志著我國納赫茲引力波探測和研究同步達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并有望打開利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口。
什么是納赫茲引力波？探測難度有多大？這一發(fā)現(xiàn)是如何取得的？新華社記者采訪權(quán)威專家，對此進(jìn)行解讀。
“中國天眼”全景圖（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者歐東衢 攝
引力波是由加速運(yùn)動的有質(zhì)量物體擾動周圍時(shí)空而產(chǎn)生的時(shí)空漣漪，納赫茲引力波是其中的一種，因頻率低至納赫茲（10的負(fù)9次方赫茲）而得名。
“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，探測引力波并利用引力波觀測宇宙，是天文學(xué)家長期以來追求的目標(biāo)。”中國科學(xué)院國家天文臺/北京大學(xué)研究員李柯伽介紹。
20世紀(jì)70至80年代，引力波的存在得到間接證實(shí)，2016年，百赫茲頻段的引力波被探測到，這兩項(xiàng)發(fā)現(xiàn)先后獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
天文學(xué)理論認(rèn)為，更大質(zhì)量的天體產(chǎn)生的引力波頻率更低，宇宙中質(zhì)量最大的那些天體繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的引力波主要集中在納赫茲頻段。因此，探測納赫茲引力波對于理解超大質(zhì)量黑洞、星系并合歷史和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成等問題具有重要意義。
“納赫茲引力波由于頻率極低，周期長達(dá)數(shù)年，波長可達(dá)數(shù)光年，使得探測工作十分具有挑戰(zhàn)性?！崩羁沦そ榻B，利用大型射電望遠(yuǎn)鏡對一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進(jìn)行長期測時(shí)觀測，是目前已知探測納赫茲引力波的唯一手段。
美國、歐洲、澳大利亞的研究團(tuán)隊(duì)，已利用各自的大型射電望遠(yuǎn)鏡，分別開展了約20年的納赫茲引力波搜尋。
“中國天眼”全景圖（維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝）。新華社記者歐東衢 攝
此項(xiàng)研究中，CPTA研究團(tuán)隊(duì)利用“中國天眼”，對57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了長期系統(tǒng)性監(jiān)測，并對時(shí)間跨度為3年5個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，發(fā)現(xiàn)了具有納赫茲引力波特征的四極相關(guān)信號的證據(jù)，誤報(bào)率小于五十萬分之一。
“納赫茲引力波探測靈敏度強(qiáng)烈依賴于觀測時(shí)間跨度。CPTA研究團(tuán)隊(duì)充分利用‘中國天眼’優(yōu)良性能，以數(shù)據(jù)精度、脈沖星數(shù)量和數(shù)據(jù)處理算法上的優(yōu)勢，使我國納赫茲引力波探測和研究同步達(dá)到世界領(lǐng)先水平?！敝袊茖W(xué)院國家天文臺臺長常進(jìn)院士說。
“隨著‘中國天眼’觀測數(shù)據(jù)的積累，我國科研團(tuán)隊(duì)將取得更多發(fā)現(xiàn)。中國科學(xué)院國家天文臺將進(jìn)一步加快納赫茲引力波探測科研攻關(guān)，助力打開利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口?！背＿M(jìn)說。
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