点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:聆听五音俱全的引力波宇宙 | ③空间引力波探测
首页> 科普频道> 天文前沿 > 正文

聆听五音俱全的引力波宇宙 | ③空间引力波探测

来源:光明网2020-04-22 14:02

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  大家好,我是国家天文台的陆由俊。今天我们接着谈引力波,空间引力波探测。

  想要听更低频的“声音”,光靠地面上的“耳朵”是远远不够的,于是人们想到把激光干涉仪发到天上去,天上的噪声会更少一些,尺度也可以做的更大。

聆听五音俱全的引力波宇宙 | ③空间引力波探测  

图:LISA艺术想象图(Credit:LISA-Wikipedia)

  计划中的天基引力波探测器主要有欧空局主导的激光干涉空间天线(LISA),日本的分赫兹干涉引力波天文台(DECIGO、B-DECIGO),欧洲的大爆炸观测者(Big Bang Observer; BBO)和先进激光干涉天线(ALIA)以及中国的“太极”计划和“天琴”计划等等。

  其中,先进激光干涉天线ALIA、分赫兹干涉引力波天文台DECIGO(B-DECIGO)、大爆炸观测者BBO的臂长较短,探测的频率范围大约可以覆盖到0.1-10Hz的中频波段,能填补激光干涉空间天线LISA与LIGO敏感频段之间的间隙,其余探测器的灵敏波段与LISA类似,主要为万分之一到1Hz的低频波段。

  天基干涉仪的结构都基本类似,它们一般由三颗卫星组成一个稳定的等边三角形编队沿着测地线轨道飞行,三颗卫星两两之间都会向对方发射并接收对方发射过来的激光,然后它们之间相互干涉,组成一架三角形的干涉仪。不同的探测器的飞行的轨道与干涉仪的边长会有所不同。当引力波经过干涉仪时,干涉仪的臂长发生变化,干涉仪能精确地测量出这一变化,据此可以探测到引力波。

  这些探测器除“天琴”外,都运行在与地球类似的太阳轨道上。“太极”的边长最长,是300万公里,LISA的边长是250万公里,ALIA的边长是50万公里,BBO的边长是5万公里,DECIGO的边长则只有1000公里。“天琴”的卫星运行在10万公里高的地球轨道上,边长约17万公里。

  LISA探路者实验于2015年发射并获得了极大的成功。中国的“太极”计划的“太极一号”卫星于2019年8月发射升空,成功地验证了多项空间引力波探测相关技术。“天琴”计划的“天琴一号”卫星于2019年年底成功发射。这些先期验证实验的成功大大地增进了大家对空间引力波探测计划的信心。

  天基引力波探测器可以探测恒星级质量的致密双星(包括黑洞、中子星、白矮星以及它们的两两组合)的旋近,双白矮星的并合,超大质量双黑洞的并合,极端质量比旋进(通常是一个恒星级致密天体绕着一个超大质量黑洞的旋进),宇宙中可能存在的中等质量双黑洞以及前面这些源的信号叠加形成的引力波背景。

  由于天基引力波探测器在致密双星并合之前很早的旋近阶段,就可以探测到它们。结合多个波段的引力波探测,有望对致密双星并合信号进行提前预警,预测它们会在何时并合,从而让地基的探测器以及电磁波的望远镜可以提前做好准备,有目标地探测。同时结合多波段、多信使观测,使得我们能获知天体更全面的信息。

  超大质量双黑洞并合的探测可以帮助我们理解它们的形成演化以及它们与星系演化之间的协同关系;极端质量比旋进旋转的周期数多,可以帮助精确测量黑洞的度规、检验黑洞的理论、验证广义相对论和甄别替代的引力理论,甚至是发现超越广义相对论的时空引力理论等等。

  今天我们就聊到这里。下一期,我们为大家带来脉冲星计时阵方面的引力波探测内容。

  主讲人简介:陆由俊,中国科学院国家天文台研究员,中国科学院大学岗位教授,主要研究领域为理论天体物理,包括黑洞物理、引力波天体物理、活动星系核和类星体等。

[ 责编:赵宇豪 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 济滨高铁进入全线铺轨作业阶段

  • 浙江武义:春茶全面开采

独家策划

推荐阅读
“龙虾”智能体通过整合调用通信软件和大语言模型,在用户本地电脑自主执行文件管理、邮件收发、数据处理等复杂任务。”魏亮说,有关方面也会持续做好安全监测,如发现相关安全风险将及时预警,为用户安全使用提供必要的技术支持。
2026-03-11 09:36
作为人类的“第二大脑”,AI for Science正在全球范围内引发科研范式的深刻变革,也成为全国两会期间代表委员关注的话题。3月7日,在全国政协十四届四次会议第二次全体会议上,全国政协委员、中国科学院院士周志华发言建议,以人工智能引领科研范式变革。
2026-03-11 09:36
全国政协委员、中国科学院院士、南京大学副校长周志华在接受光明网记者采访。
2026-03-11 07:00
以医工交叉+成果转化为抓手,凭借硬核科创成果精准攻坚,同时高标准建设国家药监局监管科学创新基地,为产业发展提供标准与工具支撑。
2026-03-11 09:33
作者:余有成 张立华 吴 飞(分别系中国人工智能学会副秘书长;复旦大学智能机器人研究院常务副院长、特聘教授;我国的独特优势,在于探索出一条“软件定义算力、算法驱动效能、人工智能+赋能场景”的创新路径。
2026-03-11 09:32
具体而言,在种植与流通环节,中药农业面临良种普及率不高、生产种植分散、标准化程度偏低等现实问题。可制定国家统筹的野生资源抚育与替代技术攻关清单,利用大数据监测价格与供给波动,增强产业链供应链韧性。
2026-03-11 09:31
光明日报北京3月10日电 记者张晓华从中国航天科技集团获悉,目前中国探月工程四期正稳步推进,2026年将研制发射嫦娥七号探测器,首次奔赴月球南极,寻找水冰存在的证据。中国航天科技集团五院研究员孙泽洲表示,在行星探测方面,未来我国还将发射天问三号和天问四号。
2026-03-11 09:30
当前全球人工智能竞争日趋白热化,大模型手机助手成为智能终端领域的核心竞逐赛道。建议以技术协同创新为核心、以产学研深度融合为支撑、以包容审慎监管为保障,筑牢自身核心优势,抢抓大模型手机助手产业窗口期。
2026-03-10 09:57
近日,由蓝箭航天研制的220吨级液氧甲烷全流量补燃循环发动机“蓝焱”完成整机全系统长程试车,标志着我国在大推力高性能液体火箭发动机领域持续取得突破性进展。
2026-03-10 09:30
从空天地一体化网络到通信、感知与人工智能深度融合,6G被视为重塑全球数字信息基础设施格局的重要技术底座。
2026-03-10 09:29
我国目前农业科技进步贡献率已经超过64%,农作物良种覆盖率超过96%,农作物耕种收综合机械化率达到76.7%,“农业现代化建设迈上了一个新台阶”。
2026-03-10 09:27
全国两会期间,“养龙虾”的话题登上热搜。全国人大代表、中国工程院院士高文说:“现在大家急得不得了,生怕没有养上‘龙虾’。”
2026-03-10 09:26
从实验室的“青苹果”到产业端的“金苹果”,距离有多远?2026年全国两会期间,两位代表分享了他们的探索实践。
2026-03-09 09:46
加快科技自立自强,既是破解产业升级瓶颈的重要支撑,也是抢占未来产业新赛道、培育新质生产力的关键依托。
2026-03-09 09:45
在全国两会会场,记者见到了贵州省六盘水市水城区农业农村局农业综合开发中心主任杨恩兰代表,聊起了她来京前的“田间故事”。
2026-03-09 09:44
杨建成委员介绍,经过几十年发展,我国布局建造了一批重大科技基础设施。
2026-03-09 09:43
中国工程院院士,第十四届全国人大常委会委员、农业与农村委员会副主任委员唐华俊代表:为此,建议推动在农业法、乡村振兴促进法等相关法律法规中增设专章专节部署农业资源区划工作。
2026-03-09 09:27
粮食安全,是“国之大者”。3月5日提请十四届全国人大四次会议审查的“十五五”规划纲要草案提出“十五五”时期主要目标和重大任务,明确粮食综合生产能力达到1.45万亿斤左右。
2026-03-06 09:35
我国科技成果大量涌现,人形机器人大放异彩,开源大模型领跑全球,芯片攻关取得新突破,创新药迅猛发展。
2026-03-06 09:31
生态环境法典草案规定,国家根据需要在长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域建立协调机制,统筹指导、综合协调长江、黄河、青藏高原等重要流域、区域的生态环境保护等工作。
2026-03-06 09:29
加载更多