原创 天眼 FAST 立功!捕捉黑洞时空涟漪,探测纳赫兹引力波取得重大突破
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2025-09-17 14:41:20
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今天必须得跟你们唠唠一件超震撼的事儿!最近科学界有个大新闻,咱中国的天眼 FAST 立功啦,竟然捕捉到了黑洞时空涟漪,在探测纳赫兹引力波上取得了重大突破,这可太牛了!

说起引力波,可能好多人都听说过,但又不太清楚到底是啥。其实吧,这引力波就是时空的涟漪。打个比方,咱们把时空想象成一张大蹦床,有质量的物体就像站在蹦床上的人,人一站上去,蹦床就会凹陷变形。要是这个人在蹦床上剧烈运动,那蹦床表面就会泛起一圈圈的波动,这在宇宙里,就相当于引力波。这可是爱因斯坦在广义相对论里预言的,不过,这引力波信号极其微弱,要探测到它,那难度简直爆表。

以前,美国的激光干涉引力波天文台 LIGO 在百赫兹频段探测到过恒星级质量双黑洞并合产生的引力波,还因此得了诺贝尔物理学奖呢。但今天咱要说的,是纳赫兹引力波,这和之前探测到的可不一样。纳赫兹引力波频率更低,是由更大质量的天体产生的,像星系中心的超大质量双黑洞系统绕转,就会产生这种纳赫兹频段的引力波。你想想,这超大质量双黑洞,质量得有多少?亿到千亿倍太阳质量呢,它们产生的引力波,相应信号时标是年到几十年,这得多难捕捉啊!

那为啥探测纳赫兹引力波这么重要呢?这可太关键了,一旦成功探测,对于我们理解超大质量黑洞、星系并合历史,还有宇宙大尺度结构形成等问题,都有着重大意义。简单说,这就是一把能打开宇宙奥秘大门的钥匙。不过,这纳赫兹引力波,由于频率极低、周期长达数年,波长能达到数光年,对它的探测,那真不是一般的具有挑战性。这么说吧,就好像在茫茫大海里找一粒特别的沙子,太难了。

好在咱有中国天眼 FAST!这可是个超级厉害的大家伙。中国科学院国家天文台等单位的科研人员组成的中国脉冲星测时阵列 CPTA 研究团队,就靠着 FAST,探测到了纳赫兹引力波存在的关键性证据,这意味着我国在纳赫兹引力波探测和研究这块,一下子就和国际同步达到领先水平了,太给国人长脸了!

FAST 是怎么做到的呢?它利用的是脉冲星测时阵列。脉冲星,其实是一种高速自转的中子星,它的自转特别稳定,每隔固定时间就会发出一个脉冲信号,就像宇宙里精准的时钟。团队把目光放在了一批自转极其规律的毫秒脉冲星上,通过长期测时观测它们。为啥选这些脉冲星呢?因为当纳赫兹引力波经过地球和脉冲星中间区域时,会改变脉冲星信号到达地球的时间。只要观测到多颗脉冲星同时发生这种规律性变化,就相当于探测到引力波了。

这就好比,有一群人在不同地方站成一排,每个人手里都拿着个表,时间都校准得一模一样。突然有个神秘力量经过,这力量让这些表的时间都出现了有规律的变化,那我们就能推测,有特别的情况发生了,这个特别情况,就是引力波来了。

为了探测纳赫兹引力波,CPTA 研究团队那可下了不少功夫。他们对 57 颗毫秒脉冲星进行了长期系统性监测,把这些脉冲星组成了一个银河系尺度大小的引力波探测器。而且,他们还基于独立开发的软件,对 FAST 收集的、时间跨度达 3 年零 5 个月的数据进行分析研究。要知道,观测时间跨度越长,对探测纳赫兹引力波就越有利,可咱团队一开始面对的观测时间跨度远短于美、欧、澳三个国际团队。但咱不怕啊,FAST 灵敏度高、可监测脉冲星数目多、测量精度更高,就靠着这些优势,再加上团队的努力,最终以数据精度、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,发现了具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据。

虽然现在受限于当前观测数据较短的时间跨度,暂时还没办法确定纳赫兹波段引力波的主要物理来源,但这只是暂时的。后续,随着观测数据时间跨度的增加,很多问题都能得到解决。咱中国科学院国家天文台接下来也打算发挥 FAST 脉冲星测时精度的国际领先优势,加快纳赫兹引力波探测的科研攻关,积累更长期的观测数据,相信在不久的将来,肯定能给我们带来更多惊喜。

家人们,这就是咱中国天眼 FAST 的厉害之处,它就像一个超级宇宙侦探,帮我们一点点揭开宇宙的神秘面纱。我就特别期待,未来它还能给我们带来什么样的惊喜,你们呢?是不是也跟我一样,对宇宙充满了好奇和期待?赶紧在评论区说说你们的想法吧!

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