精準識別“時空中的漣漪” 我科研人員提出透鏡引力波認證新方案

科技日報北京4月1日電 （記者張蓋倫）引力波被形象地比喻為“時空的漣漪”。當引力波穿越大質量星系時，就會受到引力的透鏡效應，產生多個極其相似但強弱不同的信號。如何將這種引力波和其他引力波區分開來，仍是困擾天文界的難題。記者1日獲悉，我國科研人員提出了一種認證透鏡引力波的新思路和新算法，為研究傳統手段難以探測的天體物理系統提供了新的視角。相關論文于3月31日在線發表在《自然·天文》期刊上。

論文通訊作者、北京師范大學物理與天文學院胡彬教授在接受科技日報記者專訪時表示，自2015年9月人類首次探測到來自雙黑洞合并的引力波信號以來，目前已經確認了超過百例的引力波事件。“引力波探測正在由‘發現模式’進入‘常規觀測模式’。”胡彬說。

引力波中，有一種探測概率約為千分之一的特殊引力波——透鏡引力波。宇宙并非空無一物，當引力波向地球輻射而來時，幾乎無可避免會遇上質量分布不均勻的大質量天體，這些天體的巨大引力會讓時空彎曲，產生透鏡效應，導致引力波的路徑發生偏折，呈現多個不同的像。

據預測，在2030年左右，人類有望探測到透鏡引力波。但是，如何判定透鏡引力波？傳統認證方案是通過比較兩例引力波參數的相似程度來實現的。但由于我們對引力波這種長波信號的定位能力弱，通常只能定位到一個大的天區，天區中存在許多信號源，容易產生誤判。

為了更精準地認證透鏡引力波，胡彬團隊與寧波大學蔡榮根院士將目光瞄準宇宙中更為微小的尺度——星系中的致密天體。

引力波在通過透鏡星系產生多像的過程中，會受到透鏡星系中離散分布的致密天體的引力作用產生微角秒級的光線偏折，即受到微引力透鏡效應影響。這些受到微小偏折的引力波信號會相互疊加、相互干涉，產生對原始波形的畸變。該聯合研究團隊開發了一種新的算法，能夠從引力波信號中識別出這些微小畸變，從而判定透鏡引力波。

在宇宙中，還有大量冷冰冰、靜悄悄的天體，要對它們進行探測，幾乎唯一可行的方法就是通過引力波。引力波的發現，已經推翻了天文學界此前對天體生老病死過程的一些推演，但新的理論模型還沒有建立。胡彬指出，此次為認證透鏡引力波開發的算法，還可以幫助發現那些傳統手段無法探測的天體，比如中等質量恒星和死亡大質量恒星遺跡等，為揭示宇宙和天體形成與演化的過程和機制提供新的信息。