中国天眼发现纳赫兹引力波，证实中等质量黑洞存在

中国天眼发现纳赫兹引力波，证实中等质量黑洞存在

中国天眼FAST再次刷新人们对黑洞的认识！近期，中国科学院上海天文台的研究团队利用FAST对57颗毫秒脉冲星进行了持续监测，成功找到了纳赫兹引力波的关键证据。这一突破不仅证明了中等质量黑洞的存在，还展示了中国在引力波探测领域的领先水平。

中国天眼FAST，全称为500米口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope），位于贵州省平塘县克度镇大窝凼洼地。这个巨大的“天眼”于2011年3月25日开工建设，2016年7月3日主体工程完工，同年9月25日正式启用。FAST的反射面直径达500米，有效口径300米，覆盖面积达70000平方米，相当于30个标准足球场的大小。其焦距为140米，f/0.466，是目前世界上最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

FAST的建设历时5年半，耗资12亿元人民币（约1.8亿美元）。为了减少电磁干扰，项目选址在人烟稀少的喀斯特洼地，周围5公里范围内的9110位居民被搬迁，中国政府为此投入了约2.69亿美元的扶贫资金和银行贷款。

引力波是爱因斯坦广义相对论预言的一种时空“涟漪”，由宇宙中剧烈的天体事件（如黑洞并合、超新星爆发等）产生。不同频率的引力波对应不同的天体物理过程，需要不同的探测手段。

纳赫兹引力波是频率在纳赫兹（10^-9赫兹）量级的引力波，主要由超大质量双黑洞系统产生。探测纳赫兹引力波对于理解宇宙结构的起源、超大质量黑洞的增长与演化具有重要意义。然而，由于其极低的频率和微弱的信号，探测难度极大。

中国天眼FAST通过监测毫秒脉冲星的计时阵列，成功探测到了纳赫兹引力波的关键证据。毫秒脉冲星是一种高速旋转的中子星，其脉冲信号极其稳定，可以作为宇宙中的“原子钟”。当引力波经过地球和脉冲星之间的区域时，会扰动时空，导致脉冲信号到达时间的微小变化。通过精确测量这些变化，科学家可以间接探测到引力波的存在。

中等质量黑洞（Intermediate-mass black holes，IMBHs）是质量在100到10^5太阳质量之间的黑洞，它们的形成过程一直是天体物理学中的未解之谜。最近，日本东京大学的研究团队通过模拟预测，揭示了球状星团中中等质量黑洞的形成机制。

研究发现，在球状星团的母巨星分子云中，高密度恒星的形成能够导致足够数量的大质量恒星合并，从而形成质量约为10^3太阳质量的中等质量黑洞。这些黑洞即使在引力波反冲作用下也能被留存在球状星团中。这一发现为理解中等质量黑洞的形成提供了新的线索，也为FAST在这一领域的研究开辟了新的方向。

中国科学院上海天文台的研究团队在空间引力波探测信号识别领域取得了重要进展。他们开发了一种基于深度学习的创新方法，能够高效探测和分析极端质量比旋近（EMRIs）信号。

极端质量比旋近系统由一颗恒星级黑洞围绕中心的超大质量黑洞旋转而成，是空间引力波探测的重要目标。这类信号持续时间长、特征复杂，传统方法需要大量计算资源和高精度波形模板。而基于深度学习的方法在时频域信号分析中展现出优异的性能，即使在低信噪比条件下也能实现高探测率。此外，该方法对理论模型的依赖程度较低，具有较高的普适性和应用价值。

中国天眼FAST的这些突破性发现，不仅展示了中国在射电天文学和引力波探测领域的技术实力，也为未来的研究开辟了新的方向。随着FAST的持续观测和数据分析，我们有望揭示更多关于黑洞、引力波和宇宙起源的奥秘。中国天眼FAST将继续引领人类探索宇宙的最深处，为理解宇宙的基本规律作出重要贡献。