“中國(guó)天眼”發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)

(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)供圖)

新華社北京6月29日電(記者張泉、歐東衢)搜尋納赫茲引力波是國(guó)際物理和天文領(lǐng)域備受關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。我國(guó)研究團(tuán)隊(duì)日前利用“中國(guó)天眼”FAST，探測(cè)到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)，這是納赫茲引力波搜尋的一個(gè)重要突破。

該研究由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等單位科研人員組成的中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列(CPTA)研究團(tuán)隊(duì)完成，相關(guān)成果6月29日在學(xué)術(shù)期刊《天文和天體物理學(xué)研究》在線發(fā)表。

引力波是宇宙中加速運(yùn)動(dòng)的有質(zhì)量物體擾動(dòng)周?chē)鷷r(shí)空而產(chǎn)生的時(shí)空漣漪。引力波信號(hào)極其微弱，卻是探測(cè)宇宙中不發(fā)光物質(zhì)的直接手段。由于更大質(zhì)量的天體產(chǎn)生的引力波頻率更低，對(duì)頻率低至納赫茲(10的負(fù)9次方赫茲)的引力波進(jìn)行探測(cè)，對(duì)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(wèn)題具有重要意義。

“中國(guó)天眼”俯拍圖(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝

文章通訊作者、中科院國(guó)家天文臺(tái)/北京大學(xué)研究員李柯伽介紹，納赫茲引力波由于頻率極低，周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年，波長(zhǎng)可達(dá)數(shù)光年，使得探測(cè)工作十分具有挑戰(zhàn)性。利用大型射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)時(shí)觀測(cè)，是目前已知探測(cè)納赫茲引力波的唯一手段。

此項(xiàng)研究中，CPTA研究團(tuán)隊(duì)利用“中國(guó)天眼”對(duì)57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了長(zhǎng)期系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)，基于獨(dú)立開(kāi)發(fā)的軟件，對(duì)時(shí)間跨度為3年5個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，在4.6西格瑪置信度水平(誤報(bào)率小于五十萬(wàn)分之一)上發(fā)現(xiàn)了具有納赫茲引力波特征的四極相關(guān)信號(hào)的證據(jù)。

“中國(guó)天眼”全景圖(維護(hù)保養(yǎng)期間拍攝)。新華社記者 歐東衢 攝

“納赫茲引力波探測(cè)靈敏度強(qiáng)烈依賴(lài)于觀測(cè)時(shí)間跨度。美國(guó)、歐洲、澳大利亞科研團(tuán)隊(duì)已分別開(kāi)展了約20年的納赫茲引力波搜尋，CPTA研究團(tuán)隊(duì)充分利用‘中國(guó)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(shì)，使我國(guó)納赫茲引力波探測(cè)和研究同步達(dá)到世界領(lǐng)先水平?！敝锌圃簢?guó)家天文臺(tái)臺(tái)長(zhǎng)常進(jìn)院士說(shuō)。

據(jù)介紹，中科院國(guó)家天文臺(tái)將進(jìn)一步加快納赫茲引力波探測(cè)科研攻關(guān)，積累更長(zhǎng)期的觀測(cè)數(shù)據(jù)，助力打開(kāi)利用納赫茲引力波探測(cè)宇宙的新窗口。