当前,纳赫兹引力波研究已经成为物理和天文领域国际竞赛的焦点之一。据EDN电子技术设计报道,我国研究团队日前利用“中国天眼”FAST观测数据,探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据,这是纳赫兹引力波搜寻的一个重要突破,表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。
该研究由中国科学院国家天文台等单位科研人员组成的中国脉冲星测时阵列(CPTA)研究团队完成,相关成果6月29日在学术期刊《天文和天体物理学研究》在线发表。
中科院国家天文台
引力波是宇宙中加速运动的有质量物体扰动周围时空而产生的时空涟漪。引力波信号极其微弱,却是探测宇宙中不发光物质的直接手段。纳赫兹引力波是一种频率很低的引力波(10的负9次方赫兹),由于更大质量的天体产生的引力波频率更低,对频率低至纳赫兹(10的负9次方赫兹)的引力波进行探测,对于理解超大质量黑洞、星系并合历史和宇宙大尺度结构形成等问题具有重要意义。
理论预言,纳赫兹引力波主要由超大质量黑洞并合产生。北美纳赫兹引力波天文台、欧洲脉冲星测时阵列和澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列分别开展了长达20年的纳赫兹引力波搜寻。
然而,由于纳赫兹引力波频率极低、周期长达数年,其波长可达数光年,对它的探测极具挑战性。利用大型射电望远镜对一批自转极其规律的毫秒脉冲星进行长期测时观测,是纳赫兹引力波目前已知的唯一探测手段。
此项研究中,CPTA研究团队利用“中国天眼”对57颗毫秒脉冲星进行了长期系统性监测,基于独立开发的软件,对时间跨度为3年5个月的数据进行分析研究,在4.6西格玛置信度水平(误报率小于五十万分之一)上发现了具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据。
不过,限于观测时间较短,研究人员暂时还无法确定纳赫兹引力波的主要物理来源。
值得一提的是,欧洲脉冲星测时阵列-印度脉冲星测时阵列、北美纳赫兹引力波天文台和澳大利亚帕克斯脉冲星测时阵列等脉冲星测时阵列合作组也在同一时间宣布了相似的结果。
文章链接:Scientists use Exotic Stars to Tune into Hum from Cosmic Symphony
“4个国际团队分别独立获得纳赫兹引力波存在的关键证据,这使得研究结果可以相互印证,进一步提高了这一成果的准确性。” 文章通讯作者、中科院国家天文台/北京大学研究员李柯伽说。
北京大学讲席教授、美国艺术与科学院院士何子山认为,这一重大科学突破对星系演化和超大质量黑洞研究具有深远影响,也为引力波天体物理学打开了全新的窗口。