中国天眼聆听宇宙微弱脉动，纳赫兹引力波关键性证据问世

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地球上最灵敏的“耳朵”——“中国天眼”（500米口径球面射电望远镜，FAST），助力我国天文学家在纳赫兹引力波探测研究领域达到国际领先。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研究团队，通过FAST“听”到了宇宙极为微弱的“脉动”——取得了纳赫兹引力波存在的关键性证据。6月29日，研究成果在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究》在线发表。

有质量的物体加速运动会扰动其周围的时空，从而产生时空涟漪，即引力波。借助引力波，天文学家能对宇宙中的不发光物质进行观测，并推动对宇宙结构的起源等基本问题的更深刻认识。引力波的频段取决于初始天体的质量，要产生低至纳赫兹频段的引力波，“始作俑者”的质量可达太阳的亿倍乃至千亿倍。

纳赫兹引力波是宇宙极其微弱的“心跳”，波长可达数光年，需要极灵敏的“耳朵”来聆听。“要探测纳赫兹引力波，探测器的尺度就要达到银河系级别，这显然不是人力能及的。但脉冲星是宇宙中的天然‘时钟’，自转周期极其规律，引力波到来会对脉冲信号造成影响，用它作为探测器再合适不过。”国家天文台助理研究员、论文第一作者胥恒介绍，科研团队选定57颗毫秒脉冲星组成巨型“探测器”，再通过拥有高灵敏度和优异偏振响应的FAST，捕捉“脉冲星探测器”的细微变化。

在收集了时间跨度达3年5个月的海量观测数据后，科研团队借助自主开发的数据分析软件，观测到了纳赫兹引力波存在的关键性证据——探测到的四极相关信号曲线与理论预测完美拟合，误报率小于五十万分之一。

不过，在亲眼看到这样完美的科研数据时，这位刚迈入而立之年的青年科研人员却表现得十分平静。“我们团队一直都坚信，纳赫兹引力波一定会被我们的数据观测到，所需要的只是时间而已。”

FAST的优异表现，让我国在纳赫兹引力波探测领域“后发先至”。在观测时间跨度远短于国际团队的情况下，中国脉冲星测时阵列研究团队测量的灵敏度、置信度和精度更高，构建的“脉冲星探测器”规模更大，得出的研究结论得到了国际上其他脉冲星测时阵列合作组的相互印证，相关成果均于6月29日同步独立在线发表。

随着FAST的建成，我国纳赫兹引力波天文学研究的窗口已经打开，对理解超大质量黑洞、星系并合历史、宇宙大尺度结构形成等问题具有重大意义。展望后续的科研进展，国家天文台/北京大学研究员李柯伽很有信心：“目前我们掌握的数据时间跨度比较短，暂时还无法确定纳赫兹波段引力波的主要物理来源，但随着时间的增加，这个问题一定能被解决。”

“现在，FAST每年能为用户提供至少6200小时的观测机时。在贵州野外的苛刻气候条件下，运维团队常常要顶风冒雨开展维护、抢修，保证了望远镜的全天候运行能力。”FAST运行和发展中心常务副主任、总工程师姜鹏表示，后续，国家天文台将积极推进FAST的扩展、升级，实现纳赫兹引力波事件的常规观测，建成纳赫兹引力波天文台，并开启更高灵敏度、更高分辨率的低频射电观测研究新纪元。

来源：北京日报客户端 记者：刘苏雅

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