“引力波”的證據終於被發現，“中國天眼”即將遠航

近日，一篇發表在《天體物理期刊》上論文引起了科學界的注意，來自美國和加拿大的科學團隊在執行一個名為“北美納赫茲引力波”（NANOGrav）的專案時，利用射電望遠鏡發現了引力波發出的獨特訊號，這個訊號可以為引力波的存在提供證據，目前科學家們正在展開相關研究。

時空的“漣漪”——引力波的形象圖

什麼是引力波呢？研究引力波的意義是什麼？

引力波是指時空彎曲中的漣漪，透過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。在1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。

最近的十幾年裡，科學家們一直在研究遍佈銀河系的幾十個脈衝星發出的射線流，試圖尋找引力波的蛛絲馬跡。根據引力輻射理論，如果存在引力波，那麼引力輻射會不斷的衝擊地球。

2017年，科學家們透過一項名為“鐳射干涉引力波” （LIGO）的實驗，首次直接探測到引力波，從而獲得了諾貝爾物理學獎。這些引力波是由距離地球約1。3億光年的兩個黑洞相互撞擊所產生的，爆炸所產生的衝擊波衝擊到我們所在的太陽系。那次爆炸在地球上聽起來相當於鐃鈸的撞擊聲，但在宇宙中卻是一次猛烈而短暫的爆炸。相比之下，這次發現的引力波更像是宴會上那種穩定的嗡嗡聲。

LIGO專案獲得諾比爾物理學獎

探測到引力波背景噪音是一項重大的科學成就，為我們瞭解宇宙的執行方式打開了一扇新的窗戶，這些訊號可以為科學家提供新的工具，來研究星系中心的超大質量黑洞是如何進行融合的。

不過，探測引力波的過程是漫長而艱苦的，星系的合併會產生穩定的引力波擾動，巨大的引力波浪可能需要數年甚至更長時間才能經過地球。因此，現有的任何實驗都無法直接探測到它們。

但是，引力波可以透過特殊的方式觀測到，脈衝星就像是銀河系的燈塔，以難以置信的速度高速旋轉，以脈衝的方式向地球噴射出輻射流，這樣的輻射亙古不變，而引力波可以改變脈衝星發出輻射的穩定性，干擾這些射線在太空中傳播的相對距離。換句話說，科學家們可以透過監測脈衝星輻射到達地球時間的相關變化值來發現引力波的蹤跡。

引力波干擾脈衝星輻射

這些脈衝星的旋轉速度非常快，時間偏差只有幾百納秒。NANOGrav團隊的科學家們為了找到這種微妙的訊號，利用相當長的觀測了數量眾多的脈衝星。到目前為止，該小組已經觀測了其中45顆脈衝星至少3年時間，甚至對某幾個脈衝星的觀測時間超過了10年。

艱苦的工作終將得到回報，他們在最新的研究中指出，在海量的資料中檢測到一個明顯異常的訊號，研究人員需要在研究資料中加入更多的脈衝星，並對它們進行更長時間的跟蹤觀測，才能確定這個訊號是否是由於引力波所引發的，從而為最終發現引力波奠定堅實的基礎。

隨著美國的阿雷西博射電望遠鏡的拆除，世界上僅存的500米口徑射電望遠鏡只剩下了“中國天眼”，截至2020年11月，“中國天眼”已經發現脈衝星的數量超過240顆，而在2021年4月1日，“中國天眼”將正式對全球科學界開放，屆時，必將開啟新一輪的發現之旅，發現更多宇宙的奧秘。

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#引力波#

注：

1． NANOGrav：美國國家科學基金會物理前沿中心

2． FAST： 500米口徑球面射電望遠鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope）

3． 中國天眼：位於貴州省黔南布依族苗族自治州平塘縣克度鎮大窩凼的喀斯特窪坑中，工程為國家重大科技基礎設施

4． 天體物理期刊（The Astrophysical Journal）是在天文學及天體物理學領域重要的研究期刊，於1895年創刊，現由美國芝加哥大學發行，編輯部附屬美國天文學會之下，每月出版三冊，刊載的內容主要為最新的天文物理發展、發現、及學說。