脉冲星计时阵列寻找引力波背景，15年的观测数据将揭晓结果

北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）一直在使用射电望远镜来计时一系列超精确的毫秒脉冲星，并寻找由低频引力波引起的相关延迟。最近他们发了一个公告，在美国东部时间6月29日下午1点，将宣布有关寻找低频引力波的重大新闻，有些人认为这可能是发现了引力波背景。

脉冲星是一种特殊的中子星，它们在自转的同时，以极高的稳定性向外发射电磁辐射。当这些辐射与地球相交时，我们就可以用射电望远镜接收到它们的信号，就像一盏灯塔一样。脉冲星的自转周期非常短，从几秒到几毫秒不等，而且随着时间的推移，它们会缓慢地失去自转动能，导致自转周期逐渐增加，这种现象称为自转减慢。

毫秒脉冲星是一类特别快速和稳定的脉冲星，它们的自转周期一般在1-10毫秒之间，而且自转减慢率非常低，相当于每年只有几亿分之一秒的变化。这使得它们成为了天文学上最精确的时钟之一，甚至可以和原子钟相媲美。

脉冲到达时间（Pulse Arrival Time，PAT）是指从脉冲星发出信号到达地球的时间。由于脉冲星和地球之间的距离非常遥远，通常在几千光年以上，所以这个时间通常在几千年以上。但是，由于我们可以测量脉冲星的自转周期和自转减慢率，我们就可以根据这些参数预测出每个脉冲应该到达地球的时间，这个时间称为预期到达时间（Predicted Arrival Time，PPT）。如果我们将PAT和PPT相减，就可以得到一个残差，这个残差反映了实际观测和理论预测之间的差异。

引力波是一种由质量加速运动产生的时空扰动，它以光速向外传播，并且在传播过程中会对沿途的物质产生微弱的拉伸和挤压效应。根据广义相对论，引力波可以携带能量、动量和角动量，并且可以被其他物质吸收或反射。引力波的存在是爱因斯坦在1916年提出的一个理论预言，但直到2015年9月14日，人类才首次通过地面干涉仪LIGO直接探测到了来自两个并合黑洞产生的引力波信号GW150914。