新突破！中国天眼FAST“看见”纳赫兹引力波踪迹

人民网北京6月29日电 （记者赵竹青）记者从中国科学院获悉，近日，由中国科学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。相关论文在我国天文学术期刊《天文与天体物理研究（RAA）》在线发表。与此同时，来自欧洲-印度、美国、澳大利亚等国家和地区的另外3个国际团队同步发表了各自独立获得并且相互印证的结果。

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。引力波信号极其微弱，却是探测宇宙中不发光物质的直接手段，探测引力波并且开辟引力波观测宇宙的新窗口是天文学家长期以来追求的目标。20世纪70-80年代，引力波的存在通过观测脉冲双星系统的轨道变化得以间接证实，并获得了1993年诺贝尔物理学奖。2016年，美国激光干涉引力波天文台（简称LIGO）宣布在百赫兹频段探测到恒星级质量双黑洞并合产生的引力波，并因此获得了2017年诺贝尔物理学奖。

纳赫兹引力波是引力波的一种。科研人员介绍，更大质量的天体产生的引力波频率更低。例如，宇宙中质量最大的天体，星系中心的超大质量双黑洞系统（亿到千亿倍太阳质量）系统绕转产生的引力波主要集中在纳赫兹频段。在这个频段内，还有宇宙早期原初引力波残存至今的部分和宇宙弦等奇异对象产生的引力波。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大意义。

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，美国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。近期一些新生力量也逐渐加入这一领域，包括我国的CPTA，印度InPTA和南非SAPTA。

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（即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。

论文通讯作者、国家天文台/北京大学研究员李柯伽自豪地说：“我们利用中国自主设计和建造的大科学装置，开展原创性研究，，成果发表在中国本土的学术期刊上，我国在这一领域与国际同步达到领先水平。”