天眼FAST纳赫兹引力波搜寻研究取得重大突破

近日，由中科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）研究团队利用中国天眼FAST，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关论文6月29日在我国天文学术期刊《天文与天体物理学研究》在线发表。

FAST探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据示意图

纳赫兹引力波是引力波的一种，而引力波是由加速运动的有质量物体扰动周围的时空而产生时空的涟漪。对频率低至纳赫兹的引力波进行探测，将有助于天文学家理解宇宙结构的起源，探测宇宙中最大质量的天体即超大质量黑洞的增长、演化及并合过程，也有助于物理学家洞察时空的基本物理原理。

在此次研究中，CPTA团队利用FAST对57颗毫秒脉冲星进行了长期系统性监测，并将这些毫秒脉冲星组成了银河系尺度大小的引力波探测器来搜寻纳赫兹引力波。该团队基于独立开发的软件，对 FAST收集的时间跨度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。

开辟纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口对于理解超大质量黑洞、星系并合历史、宇宙大尺度结构形成等问题具有重要意义。纳赫兹引力波由于频率极低、周期长达数年，其波长可达数光年，对它的探测十分具有挑战性。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。发现纳赫兹引力波是国际物理和天文领域竞赛的焦点之一。国际上，北美NANOGrav、欧洲EPTA、澳大利亚PPTA利用各自的大型射电望远镜，已分别开展了长达20年的纳赫兹引力波搜寻。近几年，印度脉冲星测时阵列（InPTA）和南非脉冲星测时阵列（SAPTA）也加入了这一激烈的竞争。中国脉冲星测时阵列（CPTA）于2019年开始依托FAST进行纳赫兹引力波探测。此次，国际上其他脉冲星测时阵列合作组，包括EPTA-InPTA、NANOGrav和PPTA也将和中科院国家天文台同一天宣布相类似的结果。

CPTA研究团队面对观测时间跨度远短于美、欧、澳三个国际团队的局面，充分利用FAST灵敏度高、可监测脉冲星数目多、测量精度更高的优势，长期系统地监测了一大批毫秒脉冲星，自主开发独立数据分析软件，以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势弥补了时间跨度上的差距，使我国纳赫兹引力波探测灵敏度很快达到了与美、欧、澳相当的水平，从而同时实现此次重大科学突破。

后续，中科院国家天文台将充分发挥FAST脉冲星测时精度国际领先优势，加快纳赫兹引力波探测科研攻关，积累更长期的观测数据，逐步发表更高精度的探测结果，推进国际脉冲星测时阵列合作，拓展提升FAST性能，打开人类利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。

文/北京青年报记者雷嘉

编辑/高艳返回搜狐，查看更多

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