“中国天眼”发现纳赫兹引力波存在的关键证据

“中国天眼”发现纳赫兹引力波存在的关键证据该研究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（CPTA）研究团队完成，相关成果6月29日在学术期刊《天文和天体物理学研究》在线发表。引力波是宇宙中加速运动的有质量物体扰动周围时空而产生的时空涟漪。引力波信号极其微弱，却是探测宇宙中不发光物质的直接手段。由于更大质量的天体产生的引力波频率更低，对频率低至纳赫兹（10的负9次方赫兹）的引力波进行探测，对于理解超大质量黑洞、星系并合历史和宇宙大尺度结构形成等问题具有重要意义。“中国天眼”俯拍图（维护保养期间拍摄）。新华社记者欧东衢摄文章通讯作者、中科院国家天文台/北京大学研究员李柯伽介绍，纳赫兹引力波由于频率极低，周期长达数年，波长可达数光年，使得探测工作十分具有挑战性。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，是目前已知探测纳赫兹引力波的唯一手段。此项研究中，CPTA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，基于独立开发的软件，对时间跨度为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）上发现了具有纳赫兹引力波特征的四极相关信号的证据。“中国天眼”全景图（维护保养期间拍摄）。新华社记者欧东衢摄“纳赫兹引力波探测灵敏度强烈依赖于观测时间跨度。美国、欧洲、澳大利亚科研团队已分别开展了约20年的纳赫兹引力波搜寻，CPTA研究团队充分利用‘中国天眼’优良性能，以数据精度、脉冲星数量和数据处理算法上的优势，使我国纳赫兹引力波探测和研究同步达到世界领先水平。”中科院国家天文台台长常进院士说。据介绍，中科院国家天文台将进一步加快纳赫兹引力波探测科研攻关，积累更长期的观测数据，助力打开利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1368593.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1368593.htm

500米口径世界最大 中国天眼获纳赫兹引力波重大突破

500米口径世界最大中国天眼获纳赫兹引力波重大突破相关研究成果6月29日在线发表于《天文与天体物理研究》。论文通讯作者、中科院国家天文台/北京大学研究员李柯伽介绍说，“利用FAST，我们对57颗毫秒脉冲星开展了长期系统性监测，同时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，以搜寻纳赫兹引力波。”最终在深入分析FAST收集的3年5个月的数据之后，CPTA团队找到了纳赫兹引力波存在的关键证据。不过，限于观测时间较短，研究人员暂时还无法确定纳赫兹引力波的主要物理来源。纳赫兹引力波是一种频率很低的引力波。探测纳赫兹引力波有助于天文学家理解宇宙结构的起源，洞察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。在这方面，欧美之前已经追踪、研究了20多年。据悉，位于贵州平塘的“中国天眼”FAST，是目前世界上最大、灵敏度最高的单口径射电望远镜，截至今年7月，它共观测发现660颗脉冲星。依靠它，我国探测宇宙天体的能力拓展到了137亿年前。在射电天文领域，我国已从落后，发展为领先世界20年。FAST由我国已故天文学家南仁东于1994年提出构想，历时22年建成，于2016年9月25日落成启用，进入调试期。2020年1月11日，FAST通过国家验收，正式开放运行。从2021年开始，中国天眼’将向全球开放，全世界的科学家都可以使用这台世界上最大的射电望远镜，一起为探索宇宙的奥秘、推动人类文明的进步作贡献，构建人类命运共同体。”...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367997.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367997.htm

中国自主研制太赫兹探测设备首次在南极成功运行

中国自主研制太赫兹探测设备首次在南极成功运行由中国科学院紫金山天文台牵头的南极内陆太赫兹天文试观测和通信收发等实验，在中国第39次南极科学考察期间完成。这是中国自主研制的太赫兹探测设备首次在南极内陆极端环境下成功运行。据中新社星期一（3月13日）报道，科研人员介绍，中国南极昆仑站所在的冰穹A是地面太赫兹天文观测的优良台址，也是具有重要意义的科学考察地。中国第39次南极科学考察队于2022年10月先后从上海出发赴南极，并在时隔三年后再次派遣内陆队赴昆仑站、泰山站考察。紫金山天文台科研人员参加了此次南极内陆科学考察，并携带一套中国自主研发的南极太赫兹探测实验系统，其中包括太赫兹超导接收机、太赫兹信号源和小型高精度天线等自主研制的核心设备。科研人员分别在昆仑站和泰山站开展了太赫兹天文试观测和通信收发演示实验，首次实现中国自主研制太赫兹探测设备在南极内陆极端环境下的成功运行，并精确测定冰穹A地区0.5太赫兹波（THz）观测窗口大气透过率，进一步完善了前期太赫兹天文台址测量结果，对未来南极内陆太赫兹天文观测具有指导意义。这次实验还首次实现南极内陆地区公里级0.5太赫兹波（THz）频段太赫兹信号收发实验，为今后在南极深入开展下一代通信技术研究和实验验证奠定了基础。这次实验由中国科学院紫金山天文台和中国极地研究中心联合组织实施。相关工作得到中国国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持，以及中国第39次南极科学考察队的通力协作。

天体物理学家发现新的引力波探测方法 探索宇宙最深处的奥秘

天体物理学家发现新的引力波探测方法探索宇宙最深处的奥秘科大物理系刘教授团队提出的突破性概念，可让地球磁层中的单个天文望远镜成为全球变暖信号的探测器。资料来源：香港科技大学在香港科技大学物理系副教授刘涛教授的领导下，研究小组的创新方法可以利用行星磁层中现有的、技术上可行的天文望远镜成功探测高频引力波。这将为以有效和技术可行的方式研究早期宇宙和剧烈宇宙事件开辟新的可能性。引力波（GW）由各种天文现象产生，如早期宇宙的相变和原始黑洞的碰撞。然而，引力波的影响极其微弱，目前只能通过干涉测量法在相对较低的频段发现引力波。因此，利用全球升温潜能值观测宇宙面临着巨大的技术挑战，特别是在探测一千赫以上的高频段时，干涉测量法的使用受到很大限制。为了解决这一难题，刘涛教授和他的博士后研究员张晨博士与中国科学院高能物理研究所的任静研究员合作，在最近的研究中取得了重大突破。这项研究利用了一个有趣的物理效应：驻留在磁场中的全球瓦可以转化为潜在的可探测电磁波。通过利用行星磁层内的延伸路径，转换效率得以提高，从而产生更多的电磁波信号。对于具有宽视场的望远镜来说，由于这种行星实验室内的信号通量具有广阔的角度分布，因此探测能力可以得到进一步提高。这种创新方法可使单个天文望远镜充当全球变暖信号的探测器。通过组合多个望远镜，可以实现高频全球变暖频率的广泛覆盖，从兆赫兹到1028赫兹不等。这一频率范围相当于天文观测中使用的电磁波谱，其中有很大一部分是以前在探测GW时从未探索过的。这项研究对低地球轨道卫星探测器和木星磁层内正在进行的任务的灵敏度进行了初步评估。这项研究发表在今年3月的《物理评论快报》上，随后，《自然-天文学》在5月发表了一篇题为"行星大小的实验室提供了宇宙学见解"的文章，重点介绍了这项研究。这强调了这项研究在为未来新型全球变暖探测技术研究铺平道路方面的重要意义。编译来源：ScitechDailyDOI:10.1103/PhysRevLett.132.131402DOI:10.1038/s41550-024-02285-w...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1433772.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1433772.htm

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘 反应时间仅需30秒

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘反应时间仅需30秒这项研究的目标是在探测到中子星和黑洞后30秒内向天文学家和天体物理学家发出警报，帮助人们更好地了解中子星和黑洞，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这些研究成果最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，这是一份经同行评审、开放获取的科学杂志。引力波与时空的相互作用是在一个方向上压缩时空，而在垂直方向上拉伸时空。这就是为什么目前最先进的引力波探测器是L型的，并使用干涉测量法测量激光的相对长度，干涉测量法是一种观察两个光源结合产生的干涉图案的测量方法。探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于测量距离最近的恒星（约四光年）的距离，精确到一根头发丝的宽度。该图显示了研究人员发出警报所需的时间，平均不到30秒。图片来源：安德鲁-托伊沃宁这项研究是全球引力波干涉仪网络LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)协作的一部分。在最新的模拟活动中，使用了以前观测时段的数据，并添加了模拟引力波信号，以显示软件和设备升级的性能。该软件可以检测信号的形状，跟踪信号的表现，并估计事件中包括哪些质量，如中子星或黑洞。中子星是已知存在的最小、密度最大的恒星，是大质量恒星在超新星中爆炸时形成的。一旦该软件探测到引力波信号，它就会向用户（通常包括天文学家或天体物理学家）发送警报，告知信号在天空中的位置。随着这一观测时段的升级，科学家们能够在探测到引力波后更快地发送警报，时间不超过30秒。"有了这个软件，我们就能探测到中子星碰撞产生的引力波，这种引力波通常太微弱，除非我们知道确切的观测位置，否则是无法看到的，"明尼苏达大学双城分校物理与天文学院博士生安德鲁-托伊沃宁（AndrewToivonen）说。"首先探测到引力波将有助于确定碰撞的位置，帮助天文学家和天体物理学家完成进一步的研究"。天文学家和天体物理学家可以利用这些信息来了解中子星的行为方式，研究中子星和黑洞碰撞时的核反应，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这是使用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）进行的第四次观测，它将一直观测到2025年2月。在前三次观测期间，科学家们对信号的探测进行了改进。本次观测结束后，研究人员将继续查看数据并做出进一步改进，目标是更快地发出警报。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429366.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429366.htm

地质学家发现地球被包围在缓慢翻滚的引力波海洋中的证据

地质学家发现地球被包围在缓慢翻滚的引力波海洋中的证据艺术家构想的脉冲星集合，可探测到来自成对环绕的超大质量黑洞的引力波。图片来源：AuroreSimonnet为NANOGrav协作小组制作这一突破性发现是北美引力波纳米赫兹天文台（NANOGrav）15年精心观测的结果，其详细内容发表在《天体物理学杂志通讯》（TheAstrophysicalJournalLetters）上的一系列论文中。作为美国国家科学基金会（NSF）资助的物理前沿中心，NANOGrav由来自美国和加拿大的190多名科学家组成。他们利用波多黎各阿雷西博天文台、西弗吉尼亚州绿岸望远镜和新墨西哥州超大阵列的射电望远镜，监测天空中68颗被称为脉冲星的死星。这些脉冲星就像一个浮标网络，在引力波缓慢滚动的海洋中晃动。NANOGrav团队成员、加州理工学院物理学助理教授KaterinaChatziioannou说："引力波对脉冲星的影响非常微弱，很难探测到，但随着时间的推移，我们收集了更多的数据，对研究结果建立了信心。"今后，我们将继续进行更多的观测，并将我们的结果与国际合作伙伴的结果进行比较，这将使我们能够从数据中学到更多东西。"KaterinaChatziioannou。资料来源：加州理工学院NANOGrav团队成员、喷气推进实验室（JPL）首席科学家、加州理工学院天文学访问学者约瑟夫-拉齐奥（JosephLazio）说："我们有了一种新的方法，可以探测星系核心的巨大黑洞开始缓慢但不可阻挡的死亡螺旋时会发生什么。我们认为这个过程是许多星系的标准过程，我们已经看到了许多不同步骤的例子，但我们终于开始瞥见其中一个关键的最后步骤了。"约瑟夫-拉齐奥。资料来源：加州理工学院阿尔伯特-爱因斯坦于1916年首次提出了引力波的概念。然而，直到大约一个世纪之后，美国国家科学基金会资助的LIGO（激光干涉引力波天文台）才直接探测到了引力波。他们探测到了来自一对遥远的碰撞黑洞的波。与LIGO不同，NANOGrav所探测的引力波频率要高得多，顾名思义，NANOGrav主要探测纳赫兹范围内的低频引力波，即每几年一个周期。较高频率的引力波来自于较小的黑洞对，它们在碰撞前的最后几秒钟迅速绕着对方旋转，而较低频率的引力波被认为是由星系中心的巨大黑洞产生的，其质量是太阳的数十亿倍，它们缓慢地绕着对方旋转，在合并前还有数百万年的时间。在新的研究中，NANOGrav被认为捕捉到了来自宇宙中许多对合并的超大质量黑洞的引力波的集体嗡嗡声。"人们把这种信号比作背景杂音，而不是LIGO接收到的呼喊声，"同时也是LIGO团队成员和威廉-H-赫特学者的查齐奥安努解释说。帕特里克-迈尔斯。资料来源：加州理工学院"这就好像你在鸡尾酒会上，你无法分辨出任何一个人的声音。我们只能听到背景噪音，"NANOGrav团队成员、加州理工学院博士后学者副研究员帕特里克-迈耶斯（PatrickMeyers）说，他帮助领导了对结果的统计测试。NANOGrav的脉冲星网络也被称为脉冲星计时阵列。脉冲星是由大质量恒星爆炸形成的，它们发出的光标以非常精确的间隔快速旋转。"它们就像灯塔上的信标，以固定的速度掠过。你可以预测到几十纳秒的时间。在某些情况下，它们与原子钟的精度相当。"当引力波穿越宇宙时，会对时空结构产生轻微的拉伸和挤压。这种拉伸和挤压会导致地球与特定脉冲星之间的距离发生微小的变化，从而导致脉冲星闪光时间的延迟或提前。为了寻找引力波的背景嗡嗡声，科学小组开发了软件程序来比较其网络中一对脉冲星的时间。引力波会根据脉冲星在天空中的距离远近，在不同程度上改变脉冲星的闪光时间，JPL的罗恩-海灵斯（RonHellings）和乔治-唐斯（GeorgeDowns）在20世纪80年代初首次从理论上计算出这种模式。米歇尔-瓦利斯内里。资料来源：加州理工学院拉齐奥说："想象一下，成对的超大质量黑洞散布在海洋上，荡起许多涟漪。现在，我们坐在地球上，地球就像一个浮标，与脉冲星一起，我们试图测量涟漪是如何变化并导致其他浮标向我们移动或远离我们的。""为了弄清引力波背景，我们必须弄清许多令人困惑的影响，比如脉冲星的运动、银河系中自由电子的扰动、射电天文台参考时钟的不稳定性。"NANOgrav团队成员、JPL高级研究科学家兼加州理工学院理论天体物理学访问学者MicheleVallisneri说："我们在美国国家航空航天局朱诺号和卡西尼号任务的帮助下确定了太阳系中心的精确位置。"未来的NANOGrav成果将包括加拿大的CHIME望远镜，该望远镜将于2019年加入该项目。加州理工学院的深层同步阵列-2000（或称DSA-2000）也将加入搜索行列，这是一个由2000个射电天线组成的阵列，计划建在内华达沙漠，2027年开始运行。科学家们希望能解答有关合并超大质量黑洞性质的谜团，比如它们有多常见，是什么让它们走到了一起，还有什么其他因素促成了它们的凝聚。Chatziioannou说："多年来，人们一直试图用望远镜发现合并的超大质量黑洞。他们的距离越来越近，发现的候选黑洞也越来越多，但由于黑洞靠得太近，很难分辨。有了引力波这个新工具，将有助于更好地了解这些神秘的野兽。"瓦利斯内里说："这真是一个美丽的、不可能完成的实验：组装一个银河系大小的引力波探测器，由整个银河系的死亡恒星脉冲激发，并汇集了一个由射电天文学家、中子星和黑洞专家以及引力波科学家组成的多学科团队。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1376151.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1376151.htm