(中新社北京电)星期四(29日)从中国科学院(中科院)国家天文台获悉,由该台牵头组建的中国脉冲星测时阵列(CPTA)研究团队利用被誉为“中国天眼”的500米口径球面射电望远镜(FAST),最近探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据,表明中国纳赫兹引力波研究已经与国际领先水平同步。
这项纳赫兹引力波研究重要成果论文,当天在中国天文学术期刊《天文与天体物理研究》(RAA)在线发表。作为引力波的一种,对频率低至纳赫兹的引力波进行探测,将有助于天文学家理解宇宙结构的起源,探测宇宙中最大质量的天体即超大质量黑洞的增长、演化及并合过程,也有助于物理学家洞察时空的基本物理原理。
中科院国家天文台介绍说,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,对其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所知的唯一探测手段,发现纳赫兹引力波也是国际物理和天文领域竞赛的焦点之一。
中科院理论物理研究所所长蔡荣根院士指出,这次CPTA团队利用FAST测量到引力波信号的关键证据,结果与超大质量双黑洞系统的理论预期一致。下一步通过数据的进一步积累,一个关键的问题是去确定引力波的谱指数,这蕴含着引力波源的丰富物理。
北京大学何子山教授认为,产生纳赫兹引力波是超大质量黑洞并合的独有预言,这个期待已久的预言,最近终于被CPTA通过利用FAST找到了观测证据。它不仅对星系演化和超大质量黑洞研究的广泛领域具有深远影响,而且为引力波天体物理学打开一个全新的窗口。
CPTA团队充分利用FAST灵敏度高、可监测脉冲星数目多、测量精度更高的优势,长期系统地监测了一大批毫秒脉冲星,并自主开发独立数据分析软件,以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势弥补了时间跨度上的差距,使中国纳赫兹引力波探测灵敏度很快达到与国际领先相当的水平,从而同步实现此次重大科学突破。不过,受限于当前观测数据较短的时间跨度,CPTA团队暂时无法确定纳赫兹波段引力波的主要物理来源,但这将随着后续观测数据时间跨度的增加而解决。
中科院国家天文台表示,后续将充分发挥FAST脉冲星测时精度国际领先优势,加快纳赫兹引力波探测科研攻关,积累更长期的观测数据,逐步发表更高精度的探测结果,打开人类利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。
同时,该台还将积极推进FAST扩展和升级,基于脉冲星测时阵列方法,实现纳赫兹引力波事件的常规观测,从而建成纳赫兹引力波天文台,并开启更高灵敏度和更高分辨率的低频射电观测研究新纪元,将中国加快建设成为引力波天文和射电天文强国。(int)