毫秒脉冲星——快速旋转的中子星，以极其规律的周期发射无线电脉冲——是自然界最精确的宇宙时钟。天文学家利用遍布全球的射电望远镜，数十年来一丝不苟地追踪这些脉冲的到达时间，从而将银河系变成了一个跨越数光年的巨型引力波探测器。这项被称为脉冲星计时阵列（PTA）的技术，旨在寻找由低频引力波引起的脉冲到达时间的微小且相关的偏移。这些引力波以纳赫兹频率在时空中传播（振荡周期从数年到数十年不等），在漫长的岁月中，它们会使地球与脉冲星之间的距离发生微小的、十亿分之一秒的变化。监测散布在天空中的数十颗（或现在超过 100 颗）脉冲星，可以探测到真正的引力波信号所预期的特征 Hellings-Downs 空间相关模式，从而将其与局部noise.In区分开来。2023 年 6 月，NANOGrav 合作组宣布了一项里程碑式的突破，他们与欧洲 (EPTA)、澳大利亚 (PPTA)、中国 (CPTA) 和印度的独立 PTA 小组一起，报告了在这些纳赫兹频率上存在随机引力波背景的第一个令人信服的证据。 NANOGrav 长达 15 年的数据集，纳入了更长的基线和更多的脉冲星（观测到多达约 75 颗），显示出具有高置信度 Hellings-Downs 相关性的共同谱过程，这与来自宇宙中超大质量黑洞双星（SMBHB）的重叠引力波相一致。与 LIGO/Virgo/KAGRA 探测到的恒星级黑洞并合产生的短促高频啁啾不同，这种背景辐射追踪了宇宙历史上并合星系中超大质量黑洞对（质量为数百万至数十亿个太阳质量）的缓慢旋近过程。这些双星在星系碰撞过程中形成，轨道运行数百万至数十亿年，并辐射出引力波，使宇宙充满持续的、低振幅的“嗡嗡声”。
这一发现为观测星系演化和黑洞增长开辟了新的窗口。脉冲星阵列（PTA）能够探测到地面或空间干涉仪（例如计划于2030年代投入使用的LISA）无法观测到的区域，从而将精密射电天文学与宇宙学直接联系起来。该信号与超大质量黑洞双星的预期信号吻合良好，但早期宇宙现象（例如宇宙弦或相变）的贡献仍然存在可能性，目前正处于积极的研究之中。正在进行的工作——包括NANOGrav的持续观测、即将发布的国际脉冲星计时阵列（IPTA）的第三次数据发布，以及平方公里阵列射电望远镜（SKA）等新设施——有望提高灵敏度，增强对单个双星的分辨率，并对背景信号的来源进行更严格的限制。截至 2026 年初，对 NANOGrav 15 年数据的分析仍在不断完善模型，寻找来自附近双星的连续波，并探索与电磁波的协同作用。 observations.By将银河系的毫秒脉冲星变成了一个分布式天线，人类已经调到了宇宙中最深邃、最缓慢的引力交响曲——超大质量黑洞跨越数十亿年舞动的证据。
资料来源/鸣谢：NANOGrav合作组织、国际脉冲星计时阵列、《天体物理学杂志快报》（2023年及之后发表的论文）、欧洲航天局、帕克斯天文台#NASA[超话]#