科学家在探测纳秒引力波背景方面迈出了重要一步。欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）是一个科学合作项目，将欧洲最大的射电望远镜团队汇集在一起，以及专门从事引力波信号数据分析和建模的小组。国际研究团队今天在《皇家天文学会月报》上发表了一份详细分析，研究了一个候选信号，这个信号是由于螺旋进入的超大质量黑洞双星而引起的引力波背景（GWB），这是长期以来引力波研究的一个关键领域。虽然目前无法宣称探测到引力波，但这代表了解锁极低频率引力波（约为十亿分之一赫兹）的努力中的另一个重要进展。事实上，该候选信号源自一项前所未有的详细分析，并使用了两种独立的方法。此外，该信号与其他团队的分析结果之间存在明显的相似性。 曼彻斯特大学的迈克尔·基思博士表示：“过去20年左右，我们一直试图探测遥远星系中心超大质量黑洞产生的引力波。尽管这些波十分微小-在几十年内的纳秒波动，但这些波的探测对于所有星系的形成（包括我们自己的银河系）都有影响。”尽管目前尚未探测到这些波，但在数据中我们找到了一个引人注目的信号，它与我们正在寻找的引力波信号在某些方面相符，但并非全部。 该论文展示了数据以及我们已经进行过的大量测试，以支持这一猜想，即观测到的信号来自通过地球的超低频引力波。". 该结果得益于欧洲五个大口径射电望远镜在过去24年中积累的数据。 这包括曼彻斯特大学Jodrell Bank的著名洛维尔望远镜、德国Effelsberg附近的MPIfR 100米射电望远镜、法国南赛的94米分米波射电望远镜、意大利Pranu Sanguni的64米撒丁岛射电望远镜以及荷兰Westerbork合成射电望远镜的16个天线。 EPTA望远镜通过“大型欧洲脉冲星阵列”（LEAP）的观测模式结合在一起，合成一个全向可调的200米望远镜盘，大大增强了EPTA对引力波的敏感性。脉冲星定时阵列（PTA）是一组非常稳定旋转的脉冲星网络，用作银河规模的引力波探测器。特别地，它们对于十亿分之一赫兹频率范围的极低频引力波非常敏感。这将从目前由地面探测器LIGO/Virgo/KAGRA观测的高频率（数百赫兹）的引力波窗口进行扩展。虽然这些探测器探测的是恒星质量黑洞和中子星的短时碰撞，但PTAs可以探测诸如托管在星系中心的缓慢螺旋的超大质量黑洞二元系统所释放的引力波。由宇宙中这些二元星系释放的引力波形成了一个GWB。地球上脉冲星的无线电信号抵达时间的微小波动，可以通过经过的非常低频引力波导致的时空变形来进行测量。实际上，这些变形在观测到的脉冲到达时间系列中表现为非常低频噪音的源，这种噪音在整个脉冲星定时阵列的所有脉冲星中共享。然而，这种噪音的幅度非常微小（估计为十到几百亿分之一秒），并且原则上许多其他效应可能将其引入到PTA中的任何一个脉冲星中。 为验证结果，随后使用了多个具有不同统计框架的独立代码来减轻噪音的替代来源并搜索GWB。重要的是，在交叉一致性分析中使用了两个独立的端到端程序。此外，还使用了三种独立方法来考虑在预测脉冲到达时间的模型中使用的太阳系行星参数可能出现的系统性问题，这是假阳性引力波信号的主要来源。 EPTA分析在这两种程序中都找到了GWB的明确候选信号及其频谱特性（即观测到的噪音振幅随频率的变化方式）仍在理论预期范围内，可归因于GWB的噪音。 北京狄拉克学院天文学与天体物理学研究所研究员尼古拉斯·卡巴列罗博士表示：“EPTA最初在2015年的先前发表数据中发现了这一信号的迹象，但由于结果具有较大的统计不确定性，因此它们只被严格视为上限进行讨论。我们的新数据现在明确确认了这一信号的存在，使其成为GWB的候选信号”。 该研究发表在《皇家天文学会月报》上。
