“中国天眼”取得重大突破！

1916年，爱因斯坦作出预言：宇宙中存在引力波，这是由加速运动的物体扰动周围时空而产生的“涟漪”。但由于引力波以光速传播，且引力相互作用极其微弱，所以爱因斯坦本人曾表示，人类可能无法探测到引力波。

100年后，美国激光干涉引力波天文台宣布，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2017年诺贝尔物理学奖。

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，对它的探测更加具有挑战性。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研究团队，利用中国天眼望远镜，探测到纳赫兹引力波存在的关键性证据，我国纳赫兹引力波研究与国际同步达到领先水平。相关论文在我国的《天文与天体物理研究》在线发表。

视频来源：中国科学院国家天文台

美欧澳已开展长达约20年的搜寻

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）绕转产生的引力波主要集中在纳赫兹频段。

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。

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、欧、澳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，包括中国、印度和南非。

2016年6月，中国科学院对纳赫兹引力波探测研究进行了前瞻布局，联合北京大学，中国科学院新疆天文台、云南天文台、上海天文台、国家授时中心，广州大学等组建了中国脉冲星测时阵列研究团队。2019年9月中国天眼还处于调试阶段，研究团队就联合中国天眼调试工作组试观测。

将为引力波天体物理学打开全新窗口

此次研究中，中国脉冲星测时阵列研究团队利用中国天眼对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，对中国天眼收集的时间跨度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（误报率小于五十万分之一）发现了具有纳赫兹引力波特征的相关信号证据。我国纳赫兹引力波探测灵敏度达到与美、欧、澳相当的水平，从而同时独立实现此次重大科学突破。

“这个研究结果与超大质量双黑洞系统的理论预期一致。”中国科学院院士蔡荣根说。

美国艺术与科学院院士、北京大学讲席教授何子山说：“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，终于被中国脉冲星测时阵列研究团队利用中国天眼取得了观测证据。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的影响，而且将为引力波天体物理学打开一个全新的窗口。”

受限于当前观测数据较短的时间跨度，中国脉冲星测时阵列研究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。

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作者：黄海华

微信编辑：安通

校对：佳思敏

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