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封面新闻!中国天眼再次迎来重大突破!FAST纳赫兹引力波“看”

中国科学院国家天文台供图。看

"中国天眼""(FAST)再一次迎来重大突破。封面我国脉冲星测时阵列利用FAST观测数据(CPTA)研究小组发现了纳赫兹引力波存在的新闻重要证据,表明我国纳赫兹引力波研究与国际同步处于领先地位。中国再次6月29日,天眼相关研究成果在《天文与天体物理研究》网上发表。迎重引力

纳赫兹引力波是大突什么?

纳赫兹引力波是一种引力波,是赫兹宇宙中一种极低频扰动,其频率为10的看负9次方赫兹。由于频率极低,封面周期长达数年,新闻纳赫兹引力波的中国再次波长可达数光年,对其探测非常具有挑战性。天眼

中国科学院院士、迎重引力中国科学院国家天文台台长常金指出,大突纳赫兹引力波主要为人类观测宇宙打开了一个重要的“窗口”,肯定会有许多重大的物理发现。利用纳赫兹引力波,研究人员可以研究宇宙的超大质量天体,如黑洞、超大质量黑洞、星系的形成、进化和合并,以及宇宙的早期结构。这些都是天体物理的重大科学问题。

  

动画引力波成果。来源:央视新闻。

成功验证了40年前的理论预测。

利用大型射电望远镜长期观察一批自转极其规律的毫秒脉冲星,是目前探测纳赫兹引力波的唯一手段。

“大质量天体运动产生的重力波会扰乱整个时间和空间,也会改变脉冲星到达地球的时间信号。通过比较这些信号,我们可以判断它们是否是重力波。国家天文台/北京大学研究员李柯伽介绍了该研究的基本原理。

早在1983年,天文学家就提出了理论预测,“四极相关信号”就是引力波的特征证据。随着射电天文学的快速发展,基于这一原则寻找纳赫兹引力波逐渐成为科学界竞争的焦点之一。

CPTA研究团队利用FAST,只用了3年5个月就实现了目标。围绕57颗脉冲星的相关数据,他们独立开发独立软件进行数据分析。最后,发现了纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据,误报率小于50万分之一,成功验证了40年前的理论预测。

  

来源:央视新闻。

各国天文学家关注纳赫兹引力波探测。

一九一六年,爱因斯坦根据广义相对论预测了引力波的存在。2016年,美国激光干预引力波天文台宣布在百赫兹频段探测恒星质量双黑洞,并获得2017年诺贝尔物理奖。高质量天体产生的引力波频率较低。例如,星系中心超大质量双黑洞系统绕转产生的引力波主要集中在纳赫兹频段,这是宇宙中最大质量的天体。在这个频段中,甚至还有宇宙早期原始引力波残留至今的部分,以及宇宙弦产生的引力波。

几十年来,来自世界各地的天文学家都在努力探索神秘的引力波。美国、欧洲、澳大利亚使用自己的大型射电望远镜,分别进行了20年的纳赫兹引力波搜索,最近包括中国、印度、南非等新力量也逐渐加入引力波检测领域,在中国最新发布的“中国眼”检测纳赫兹引力波有关键证据,其他脉冲星检测时间阵列合作组,也分别宣布了类似的结果。

纳赫兹引力波天文台将在我国建成。

脉冲星测时阵检测纳赫兹引力波的灵敏度强烈取决于观测时间跨度,即随着观测时间跨度的增加,灵敏度迅速增加。面对观测时间跨度远远短于美国、欧洲和澳大利亚的不利局面,注册会计师研究团队充分利用FAST灵敏度高、可监测脉冲星数量多、测量精度高的优势,长期系统地监测了大量毫秒脉冲星,独立开发了独立的数据分析软件,弥补了数据精度、脉冲星数量和数据处理算法的差距,纳赫兹引力波在中国的探测灵敏度很快达到了与美国、欧洲和澳大利亚相当的水平,从而实现了这一重大科学突破。然而,由于目前观测数据的短时间跨度,注册会计师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得到解决。

中国科学院国家天文台表示,未来将充分发挥FAST脉冲星测试精度的国际领先优势,加快纳赫兹引力波探测研究,积累更长期的观测数据,逐步发布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,该平台还将积极推动FAST的扩展升级,实现纳赫兹引力波事件的常规观测,建立纳赫兹引力波天文平台,开启更高灵敏度和分辨率的低频射电观测研究新时代,加快中国建设成为引力波天文和射电天文强国。

同时,该平台还将积极推动FAST的扩展升级,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,建设纳赫兹引力波天文平台,开启更高灵敏度和分辨率的低频射电观测研究新时代,加快中国建设成为引力波天文和射电天文强国。

中国的前瞻性布局为引力波探测奠定了基础。

中国最早在2002年开展脉冲星测时阵初步调查。2016年6月,中国科学院系统布局了纳赫兹引力波探测研究,部署了“多波段引力波宇宙研究”战略先导技术专项项目。2019年9月,中国天眼FAST仍处于调试阶段。中国脉冲星测时阵列研究团队开始与FAST调试工作组进行测试和观测,尽快积累观测数据,探测纳赫兹引力波。

2020年,科技部通过平方公里阵列射电望远镜(SKA)专门部署了“脉冲星测时和检测引力理论”的科研任务,利用FAST等国内射电望远镜组成望远镜阵列,对阵列望远镜脉冲星测时和纳赫兹引力波检测进行预先研究。2020年,国家自然科学基金委员会通过FAST专项部署“基于FAST的脉冲星前沿物理问题研究”

此外,中国科学院国家天文台在过去的10年里全力以赴 FAST建设调试、开放运行和科研工作取得了一系列具有国际影响力的重大成果。

来源:科技日报、央视新闻、中国科学报、中国新闻网。

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