近日，《科学》（Science）杂志公布了2023年度十大科学突破，这十大科学突破代表这一年中最重大的科学发现、科学进展及未来趋势。

其中一项突破是“巨型黑洞合并产生的星际信号在无声轰鸣”，这里有中国脉冲星计时阵列研究团队对纳赫兹引力波背景探测的贡献，该团队负责人为北京大学物理学院天文学系李柯伽长聘副教授。

关于“巨型黑洞合并产生的星际信号在无声轰鸣”：

今年，天体物理学家捕捉到了人们长期寻找的一种微弱的宇宙轰鸣声。它事实上是宇宙中两个超大质量的黑洞相互环绕、紧密摩擦所产生的引力波。这一观测是迄今为止对这些庞大黑洞双星系统存在的最有力支持，其也体现了利用来自遥远恒星的信号来探测引力波是一种强有力的观测手段。

星系的中心有重达太阳质量数百万倍或数十亿倍的巨型黑洞。当星系合并时，它们中心的黑洞可能最终被引力锁定在一个越来越紧密的轨道上。在这一堪称 “死亡螺旋”的最初阶段，地面的仪器还没有能力监测其发出的信号。但当两颗黑洞彼此接近到几光年的距离时，它们的环形运动会释放出低频但高强的引力波。

这些引力波无法被激光干涉引力波天文台（LIGO）捕捉到。LIGO在2015年首次探测到了由两颗恒星大小的黑洞合并产生的引力波，当时被评选为2016 Science年度科学突破。为了探测那些持续几毫秒的引力波，LIGO测量了激光束在4公里长的真空管中传播的距离。但要捕捉由超大质量黑洞产生的长达数年的波则需要更长的距离。

为此，天文学家转向了对脉冲星的观测。这些是已经燃烧殆尽的星星，每秒会自转数百次，同时喷射出发射无线电波的粒子束流。当这些犹如灯塔光束的波掠过地球时，射电望远镜会记录这些波中像原子钟一样规律的脉冲。在过去的20年里，天文学家长期地监测了几十颗最有规律的脉冲星，寻找它们脉冲节奏中微小的变化。若某引力波经过，其会压缩或拉伸脉冲星与地球之间的空间，细微地改变脉冲到达地球的时间。

今年6月，全球范围内负责监测不同组脉冲星的5个团队共同宣布，通过15年的观测，他们已经将数据中的噪音降到了足够低的程度，使得剩下的数据反映了宇宙中超大质量黑洞双星所引发的合鸣，数目可能多达几百万个。这些团队现在正在寻找更多的脉冲星以便能够绘制这种轰鸣声的波形，并聚焦观测缓慢舞动的巨型黑洞所在的星系。

信息来源：“ScienceAAAS”微信公众号