新突破!中國(guó)天眼FAST“看見”納赫茲引力波蹤跡_世界觀熱點(diǎn)
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人民網(wǎng)北京6月29日電 (記者趙竹青)記者從中國(guó)科學(xué)院獲悉,近日,由中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)等單位科研人員組成的中國(guó)脈沖星測(cè)時(shí)陣列(CPTA)研究團(tuán)隊(duì)利用中國(guó)天眼FAST,探測(cè)到納赫茲引力波存在的關(guān)鍵性證據(jù)。相關(guān)論文在我國(guó)天文學(xué)術(shù)期刊《天文與天體物理研究(RAA)》在線發(fā)表。與此同時(shí),來自歐洲-印度、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家和地區(qū)的另外3個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)同步發(fā)表了各自獨(dú)立獲得并且相互印證的結(jié)果。
引力波是由加速運(yùn)動(dòng)的有質(zhì)量物體擾動(dòng)周圍的時(shí)空而產(chǎn)生時(shí)空的漣漪。引力波信號(hào)極其微弱,卻是探測(cè)宇宙中不發(fā)光物質(zhì)的直接手段,探測(cè)引力波并且開辟引力波觀測(cè)宇宙的新窗口是天文學(xué)家長(zhǎng)期以來追求的目標(biāo)。20世紀(jì)70-80年代,引力波的存在通過觀測(cè)脈沖雙星系統(tǒng)的軌道變化得以間接證實(shí),并獲得了1993年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2016年,美國(guó)激光干涉引力波天文臺(tái)(簡(jiǎn)稱LIGO)宣布在百赫茲頻段探測(cè)到恒星級(jí)質(zhì)量雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波,并因此獲得了2017年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
納赫茲引力波是引力波的一種??蒲腥藛T介紹,更大質(zhì)量的天體產(chǎn)生的引力波頻率更低。例如,宇宙中質(zhì)量最大的天體,星系中心的超大質(zhì)量雙黑洞系統(tǒng)(億到千億倍太陽質(zhì)量)系統(tǒng)繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的引力波主要集中在納赫茲頻段。在這個(gè)頻段內(nèi),還有宇宙早期原初引力波殘存至今的部分和宇宙弦等奇異對(duì)象產(chǎn)生的引力波。開辟納赫茲引力波探測(cè)宇宙的新窗口對(duì)于理解超大質(zhì)量黑洞、星系并合歷史、宇宙大尺度結(jié)構(gòu)形成等問題具有重大意義。
納赫茲引力波由于頻率極低、周期長(zhǎng)達(dá)數(shù)年,其波長(zhǎng)可達(dá)數(shù)光年,對(duì)它的探測(cè)十分具有挑戰(zhàn)性。利用大型射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)一批自轉(zhuǎn)極其規(guī)律的毫秒脈沖星進(jìn)行長(zhǎng)期測(cè)時(shí)觀測(cè),是納赫茲引力波目前已知的唯一探測(cè)手段。發(fā)現(xiàn)納赫茲引力波是國(guó)際物理和天文領(lǐng)域競(jìng)賽的焦點(diǎn)之一。國(guó)際上,美國(guó)NANOGrav、歐洲EPTA、澳大利亞PPTA,利用各自的大型射電望遠(yuǎn)鏡,已分別開展了長(zhǎng)達(dá)20年的納赫茲引力波搜尋。近期一些新生力量也逐漸加入這一領(lǐng)域,包括我國(guó)的CPTA,印度InPTA和南非SAPTA。
此次研究中,CPTA團(tuán)隊(duì)利用FAST對(duì)57顆毫秒脈沖星進(jìn)行了長(zhǎng)期系統(tǒng)性監(jiān)測(cè),并將這些毫秒脈沖星組成了銀河系尺度大小的引力波探測(cè)器來搜尋納赫茲引力波。該團(tuán)隊(duì)基于獨(dú)立開發(fā)的軟件,對(duì)FAST收集的時(shí)間跨度3年5個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究,在4.6西格瑪置信度水平(即誤報(bào)率小于五十萬分之一)上發(fā)現(xiàn)了具有納赫茲引力波特征的四極相關(guān)信號(hào)的證據(jù)。
論文通訊作者、國(guó)家天文臺(tái)/北京大學(xué)研究員李柯伽自豪地說:“我們利用中國(guó)自主設(shè)計(jì)和建造的大科學(xué)裝置,開展原創(chuàng)性研究,成果發(fā)表在中國(guó)本土的學(xué)術(shù)期刊上,我國(guó)在這一領(lǐng)域與國(guó)際同步達(dá)到領(lǐng)先水平?!?/p>(責(zé)編:趙竹青、高雷)關(guān)注公眾號(hào):人民網(wǎng)財(cái)經(jīng)
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