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探祕浩瀚宇宙,「中國天眼」的新發現有望打開一扇窗

2023-08-05 02:21

100多年前,愛因斯坦發表了廣義相對論並預言引力波的存在。

20世紀70至80年代,引力波的存在得到間接證實;

2016年,科學家探測到百赫茲頻段的引力波。

這兩項發現先后獲得諾貝爾物理學獎。

日前,有「中國天眼」之城的500米口徑球面射電望遠鏡(FAST)探測到納赫茲引力波存在的關鍵證據,表明我國納赫茲引力波探測和研究同步達到世界領先水平。

探祕浩瀚宇宙,這一世界級的新發現有何價值?一起來看——

什麼是納赫茲引力波?

如同石頭丟進水里會產生水波,引力波是由加速運動的有質量物體擾動周圍時空而產生的時空漣漪。

赫茲是每秒時間內發生某一周期性事件的次數,納赫茲意味着每秒內發生十億分之一次,相當於大約31年才發生一次該事件。

當引力波的頻率低至納赫茲,就被稱為納赫茲引力波。

它就像宇宙中最低沉的「聲音」等待人們去探索發現。

為何探測納赫茲引力波?

引力波信號極其微弱,卻是探測宇宙中不發光物質的直接手段。

由於更大質量的天體產生的引力波頻率更低,對頻率低至納赫茲的引力波進行探測,對於理解超大質量黑洞、星系併合歷史和宇宙大尺度結構形成等問題具有重要意義。

宇宙是怎麼演化的?它或許能告訴我們答案。

如何探測納赫茲引力波?

利用大型射電望遠鏡,長期觀測一批自轉極其規律的毫秒脈衝星,組成一個陣列,形成一個銀河系尺寸大小的探測器,對納赫茲引力波進行測量。

FAST猶如眼睛,一直盯着太空中的57顆毫秒脈衝星,持續記錄脈衝信號。

在盯了3年5個月之后,中國脈衝星測時陣列(CPTA)研究團隊基於獨立開發的軟件對數據進行分析研究,發現了具有納赫茲引力波特徵的四級相關信號的證據。

一個銀河系大小的、飛在太空中的探測器——脈衝星測時陣列;

一臺極其靈敏的射電望遠鏡——「中國天眼」FAST;

一羣執着於探索宇宙奧祕的科學家幫助我們找尋到它的存在。

探測到納赫茲引力波存在的關鍵證據意味着什麼?

這是0到1的突破。

探測到納赫茲引力波存在的關鍵證據,有望打開利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口,同時也表明我國納赫茲引力波探測和研究同步達到世界領先水平。

納赫茲引力波探測靈敏度強烈依賴於觀測時間跨度。

美國、歐洲、澳大利亞的研究團隊分別開展了長達約20年的搜尋。

CPTA研究團隊充分利用FAST的優良性能,以數據精度、脈衝星數量和數據處理算法上的優勢,克服觀測時間跨度較短的不利局面。

站在新窗口前,隨着FAST觀測數據的積累,我國科研團隊將取得更多發現,它或將幫助我們揭開宇宙的神祕面紗。

(據新華社)

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