重磅！NANOGrav 15年数据集揭示了引力波背景的证据

引力波是一种由于时空弯曲而产生的波动，它可以由质量巨大的物体的加速运动产生。自从2015年，LIGO和Virgo实验室首次探测到来自双黑洞合并的引力波以来，引力波探测已经成为了天体物理学的一个重要分支。然而，除了双黑洞合并之外，还有其他的引力波源，比如双中子星合并、双白矮星合并、旋转中子星、宇宙弦等。这些引力波源的频率不同，因此需要不同的探测方法和仪器。

其中一种引力波源是超大质量双黑洞，即两个质量在百万到十亿倍太阳质量之间的黑洞围绕彼此旋转。这些黑洞可能存在于星系中心，当两个星系发生碰撞和合并时，它们也会逐渐靠近并最终合并。在合并之前，它们会发出频率在纳赫兹量级的引力波，这种引力波称为纳赫兹引力波。由于超大质量双黑洞的数量众多，它们发出的纳赫兹引力波会形成一个随机的、均匀的、各向同性的背景辐射，称为随机引力波背景。随机引力波背景是一种非常微弱但持续不断的信号，要探测到它需要长时间的观测和精密的仪器。

目前，最有希望探测到随机引力波背景的方法是脉冲星计时阵列（PTA）。脉冲星是一种高速旋转、高度稳定、强烈辐射电磁波的中子星。当脉冲星的辐射束扫过地球时，我们就可以接收到它发出的脉冲信号。这些脉冲信号非常规律，可以作为天然的时钟来使用。如果有纳赫兹引力波通过地球和脉冲星之间的空间，那么它会扰动时空，导致我们接收到的脉冲信号出现延迟或提前。通过观测多颗脉冲星，并比较它们之间的信号延迟相关性，我们就可以寻找纳赫兹引力波的存在。

NANOGrav是一个由美国和加拿大组成的PTA项目，它利用美国国家射电天文台和加拿大射电天文台下属的射电望远镜来观测一组精心挑选的脉冲星。NANOGrav已经连续观测了15年，并在2023年6月29日发布了其最新的数据集。这个数据集包含了67颗脉冲星在15年内每隔两周观测一次所得到的数据。NANOGrav利用这个数据集进行了多种分析方法，以寻找随机引力波背景的证据。