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，表明我國納赫茲引力波研究與國際同步達到領(lǐng)先水平。相關(guān)研究成果于北京時(shí)間6月29日在我國天文學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理研究》在線(xiàn)發(fā)表。

　　納赫茲引力波是引力波的一種，是宇宙中一種極低頻擾動(dòng)，其頻率為10的負9次方赫茲。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。

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家天文臺臺長(cháng)常進(jìn)指出，納赫茲引力波主要是為人類(lèi)打開(kāi)了觀(guān)測宇宙的一個(gè)重要“窗口”，肯定會(huì )有許多物理上的重大發(fā)現。用納赫茲引力波，科研人員可以研究宇宙的超大質(zhì)量天體，像黑洞、超大質(zhì)量黑洞，星系的形成、演化、合并，還有宇宙早期的結構等。這些都是天體物理的重大科學(xué)問(wèn)題。

　　利用類(lèi)似于我國的500米口徑球面射電望遠鏡FAST這種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。

　　中國科學(xué)院國家天文臺研究員、北京大學(xué)研究員李柯伽介紹，實(shí)際上真正的引力波探測器是那些脈沖星，科研人員用大型的望遠鏡就是去讀這些脈沖星的信號，把這些脈沖星作為一個(gè)非常標準的“鐘”在用，讀這些“鐘”的信號，來(lái)獲取時(shí)間，來(lái)判斷空間怎么樣受到了引力波的影響。

　　在此次研究工作中，中國脈沖星測時(shí)陣列研究團隊利用FAST對銀河系中的57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了長(cháng)期系統性監測，將這些毫秒脈沖星組成了一個(gè)銀河系尺度大小的探測器來(lái)搜尋納赫茲引力波。該團隊充分利用FAST靈敏度高、可監測脈沖星數量多、測量精度更高的優(yōu)勢，基于自主開(kāi)發(fā)的軟件，對FAST收集的時(shí)間跨度為3年5個(gè)月的數據進(jìn)行了分析研究。在誤報率小于五十萬(wàn)分之一的前提下，發(fā)現了納赫茲引力波存在的證據。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家天文臺臺長(cháng)常進(jìn)介紹，證據就是脈沖星到達的時(shí)間，由于納赫茲引力波產(chǎn)生的時(shí)空漣漪，產(chǎn)生的這個(gè)晃動(dòng)。脈沖星角度的一個(gè)變化，這是納赫茲引力波存在的一個(gè)重要的依據。他們看到了這種變化。

　　研究納赫茲引力波對人類(lèi)探索宇宙意義深遠

　　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)生的時(shí)空漣漪，其信號極其微弱，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，并且對人類(lèi)探索宇宙意義深遠。

　　1916年，愛(ài)因斯坦基于廣義相對論預言了引力波的存在。2016年，美國激光干涉引力波天文臺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。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，甚至還有宇宙早期原初引力波殘存至今的部分和宇宙弦產(chǎn)生的引力波。

　　幾十年來(lái)，各國天文學(xué)家一直在為探測神秘的引力波而努力。發(fā)現納赫茲引力波更是國際物理和天文領(lǐng)域競賽的焦點(diǎn)之一。美國、歐洲、澳大利亞，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。近年來(lái)，中國、印度、南非等國也逐漸開(kāi)展納赫茲引力波的探測研究。中國科學(xué)院于2016年6月部署了“多波段引力波宇宙研究”戰略性先導科技專(zhuān)項，2019年9月，中國天眼FAST還處于調試階段，中國脈沖星測時(shí)陣列研究團隊就聯(lián)合FAST調試工作組開(kāi)始試觀(guān)測，盡可能早地為探測納赫茲引力波積累觀(guān)測數據。

　　中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院國家天文臺臺長(cháng)常進(jìn)說(shuō)，他們將進(jìn)一步圍繞納赫茲引力波，開(kāi)辟納赫茲引力波天文學(xué)這個(gè)新的科學(xué)方向，并繼續保持我國在低頻射電天文學(xué)方面的國際領(lǐng)先地位。

　　(總臺央視記者 褚爾嘉 王帥)