中國科學(xué)院加速組織納赫茲引力波探測科研攻關(guān)

引力波是探測宇宙中不發(fā)光物質(zhì)的直接手段，其中納赫茲引力波攜帶著深遠(yuǎn)宇宙的奧秘，超大質(zhì)量黑洞的繞轉(zhuǎn)、星系合并的歷史、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)起源的信息……然而，自納赫茲引力波理論提出以來，卻從未被找到。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陣（CPTA）研究團(tuán)隊近期宣布，利用中國天眼FAST——500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡，獨(dú)立找到了納赫茲引力波存在的關(guān)鍵證據(jù)。這一成果打開了人類探索宇宙的新窗口，相關(guān)論文6月29日在我國天文學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理研究（RAA）》在線發(fā)表。

中國科學(xué)院國家天文臺研究員、北京大學(xué)教授李柯伽是CPTA的首席科學(xué)家，在這個方向已經(jīng)鉆研了20年。他解釋，引力波是宇宙中加速運(yùn)動的有質(zhì)量物體擾動周圍時空而產(chǎn)生的時空漣漪?！凹{赫茲引力波引起的漣漪實(shí)在太微弱，很難被探測到?？茖W(xué)家們推測，觀測毫秒脈沖星是已知的唯一可能直接找到納赫茲引力波的方法——毫秒脈沖星運(yùn)轉(zhuǎn)極其規(guī)律，我們可以通過射電望遠(yuǎn)鏡觀測到。而納赫茲引力波引起的微弱的時空漣漪會影響觀測結(jié)果，讓我們探測到毫秒脈沖星運(yùn)轉(zhuǎn)‘不規(guī)律’了。再比較多顆星的信息我們就能找到納赫茲引力波了?！?/p>

中國天眼FAST是具有極高靈敏度的射電望遠(yuǎn)鏡，監(jiān)測脈沖星數(shù)目多、測量精度更高，能夠長期系統(tǒng)監(jiān)測一大批毫秒脈沖星。李柯伽說，基于這一獨(dú)特優(yōu)勢，CPTA錨定57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了三年多的觀測，“它們在宇宙中‘鋪開’一張銀河系大小的‘蛛網(wǎng)’，‘獵物’入網(wǎng)產(chǎn)生的微小漣漪就能被捕捉到?！?/p>

中國科學(xué)院國家天文臺助理研究員胥恒主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理，他說：“我們自主開發(fā)獨(dú)立數(shù)據(jù)分析軟件，以數(shù)據(jù)精度、脈沖星數(shù)量和數(shù)據(jù)處理算法上的優(yōu)勢彌補(bǔ)了時間跨度上的差距，使我國納赫茲引力波探測靈敏度很快達(dá)到了與美、歐、澳相當(dāng)?shù)乃?，從而同時實(shí)現(xiàn)此次重大科學(xué)突破。”

“不過，受限于當(dāng)前觀測數(shù)據(jù)較短的時間跨度，我們暫時無法確定納赫茲波段引力波的主要物理來源，但這將隨著后續(xù)觀測數(shù)據(jù)時間跨度的增加而解決?！崩羁沦ふf，“后續(xù)我們將加速組織納赫茲引力波探測科研攻關(guān)，積累更長期的觀測數(shù)據(jù)，逐步發(fā)表更高精度的探測結(jié)果，徹底打開人類利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口?！?/p>

北美、澳大利亞等地的脈沖星測時陣列合作組，今天也各自發(fā)布了類似的成果。這無疑將讓納赫茲引力波領(lǐng)域國際競爭更加激烈。中國科學(xué)院國家天文臺臺長、中國科學(xué)院院士常進(jìn)說：“國家天文臺將積極推進(jìn)FAST擴(kuò)展和升級，基于脈沖星測時陣列方法，實(shí)現(xiàn)納赫茲引力波事件的常規(guī)觀測，從而建成納赫茲引力波天文臺，并開啟更高靈敏度和更高分辨率的低頻射電觀測研究新紀(jì)元，將我國加快建設(shè)成為引力波天文和射電天文的強(qiáng)國?！?/p>