由中國科學院國家天文臺等單位科研人員組成的中國脈沖星測時陣列（CPTA）研究團隊，日前利用“中國天眼”FAST，探測到納赫茲引力波存在的關鍵性證據，標志著我國納赫茲引力波探測和研究同步達到世界領先水平，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？這一發現是如何取得的？新華社記者采訪權威專家，對此進行解讀。
“中國天眼”全景圖（維護保養期間拍攝）。新華社記者歐東衢 攝
引力波是由加速運動的有質量物體擾動周圍時空而產生的時空漣漪，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光物質的直接手段，探測引力波并利用引力波觀測宇宙，是天文學家長期以來追求的目標。”中國科學院國家天文臺/北京大學研究員李柯伽介紹。
20世紀70至80年代，引力波的存在得到間接證實，2016年，百赫茲頻段的引力波被探測到，這兩項發現先后獲得諾貝爾物理學獎。
天文學理論認為，更大質量的天體產生的引力波頻率更低，宇宙中質量最大的那些天體繞轉產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量黑洞、星系并合歷史和宇宙大尺度結構形成等問題具有重要意義。
“納赫茲引力波由于頻率極低，周期長達數年，波長可達數光年，使得探測工作十分具有挑戰性。”李柯伽介紹，利用大型射電望遠鏡對一批自轉極其規律的毫秒脈沖星進行長期測時觀測，是目前已知探測納赫茲引力波的唯一手段。
美國、歐洲、澳大利亞的研究團隊，已利用各自的大型射電望遠鏡，分別開展了約20年的納赫茲引力波搜尋。
“中國天眼”全景圖（維護保養期間拍攝）。新華社記者歐東衢 攝
此項研究中，CPTA研究團隊利用“中國天眼”，對57顆毫秒脈沖星進行了長期系統性監測，并對時間跨度為3年5個月的數據進行分析研究，發現了具有納赫茲引力波特征的四極相關信號的證據，誤報率小于五十萬分之一。
“納赫茲引力波探測靈敏度強烈依賴于觀測時間跨度。CPTA研究團隊充分利用‘中國天眼’優良性能，以數據精度、脈沖星數量和數據處理算法上的優勢，使我國納赫茲引力波探測和研究同步達到世界領先水平。”中國科學院國家天文臺臺長常進院士說。
“隨著‘中國天眼’觀測數據的積累，我國科研團隊將取得更多發現。中國科學院國家天文臺將進一步加快納赫茲引力波探測科研攻關，助力打開利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口。”常進說。
記者：張泉、歐東衢
視頻來源：中國科學院國家天文臺
