近日，中国科学技术大学教授蔡一夫课题组、意大利国家核物理研究所博士鄢盛丰与中国科学院高能物理研究所博士袁官文合作，利用最新观测到的纳赫兹引力波随机背景信号，对宇宙早期标量扰动诱导产生引力波的理论图像进行了限制，有助于加深人们对极早期宇宙的理解。10月29日，该研究在线发表于《科学通报》（英文版）。
宇宙极早期标量扰动诱导产生的纳赫兹引力波随机背景在宇宙中的传播，这类信号可以被脉冲星计时阵列观测到 受访者供图
2023年，世界四支主要脉冲星测时阵列（PTA）研究团队，美国NANOGrav、中国CPTA、欧洲EPTA和澳大利亚PPTA同时独立公布了纳赫兹引力波随机背景信号的最新观测成果，这是纳赫兹引力波随机背景存在的关键证据。
在观测事实和理论研究的基础上，研究人员提出用一类拐折的幂律谱来参数化可能存在的标量扰动诱导引力波的能谱，并将其与最新观测到的纳赫兹引力波随机背景信号数据进行拟合对比。模型拟合表明，现有观测数据几乎落在理论的引力波能谱的红外段，在红外段满足理论上对标量扰动诱导引力波的普遍预言，近红外段更倾向于原初标量扰动的振幅在小尺度上存在大范围的增益。
“能谱紫外段由于观测的缺乏存在较大的不确定性，未来，这可以被空间引力波探测实验如欧洲的LISA和中国的天琴、太极等弥补。”蔡一夫说，被数据限制的能谱也表明可能存在的原初黑洞质量应小于0.1倍太阳质量，且原初标量扰动存在轻微的非线性效应。
蔡一夫表示，“这项研究建立了利用标量扰动诱导引力波的能谱对纳赫兹引力波随机背景的观测数据进行解释及理解的框架，并将其与原初黑洞和原初扰动的性质进行结合，有助于了解极早期宇宙物理过程。”（来源：中国科学报 刘如楠）
相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.scib.2023.10.027
