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

  • 中国救援队和中国国际救援队通过联合国复测

  • 上海举行国际人形机器人技能大赛

独家策划

推荐阅读
“全部科技史都证明,谁拥有了一流创新人才、拥有了一流科学家,谁就能在科技创新中占据优势。”习近平总书记始终关注着科技创新,始终牵挂着科技人才。
2025-05-30 12:19
在第九个全国科技工作者日到来之际,29日凌晨,带着人类对宇宙星辰的向往,天问二号探测器直冲霄汉,开启我国首次小行星探测与采样返回之旅,迈出了深空探测新一步。
2025-05-30 12:17
“背包问题”是计算机科学中经典的NP完全问题(非确定性图灵机多项式复杂度求解的决定问题),可应用在不同领域的决策,如寻找减少原材料使用、投资组合的选择、密钥产生等最优化搜寻路径。
2025-05-30 03:05
历时208天,总航程4万余海里,“雪龙2”号极地科考破冰船于28日抵达海南海口,标志着中国第41次南极考察队顺利完成全部考察任务。
2025-05-30 03:05
中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员陈玲玲团队揭示了灵长类动物特有的细胞核应激小体(nSBs)的运作奥秘,为理解生命如何应对外界刺激、调节过度炎症反应打开新思路,也为脓毒血症诊疗提供了全新视角。
2025-05-30 10:26
随着航天技术发展,科学家在利用空间探测器开展行星探测任务时,有时会让探测器在路过小行星时“搂草打兔子”,顺道拍几张照片。
2025-05-30 10:23
在5月29日国新办举行的“新征程上的奋斗者”中外记者见面会上,中交集团天山胜利隧道全断面硬岩掘进机“天山号”操作手崔华新分享了他操作“天山号”参与天山胜利隧道超级工程建设的故事。
2025-05-30 10:22
随着数字化浪潮席卷全球,人工智能(AI)作为引领新一轮科技革命的战略性技术,不断加速突破并重塑着农业新格局。
2025-05-29 08:51
方案提出,到2027年,电子信息制造业数字化转型、智能化升级的新型信息基础设施基本完善,规模以上电子信息制造业企业关键工序数控化率超过85%,先进计算、人工智能深度赋能行业发展。典型场景解决方案全面覆盖,形成100个以上典型场景解决方案。
2025-05-29 08:50
生物正交反应,是指可以在生物体内发生,但又和正常生物过程互不干扰的化学反应。
2025-05-29 08:48
围绕计量测试中“测不了、测不全、测不准”的痛点难点,以重大项目为牵引,集中重点单位、强化协同创新,大力推进计量测试关键技术攻关。
2025-05-29 08:47
研究发现,温室内的湿度变化首先为病原菌孢子的传播提供了条件。
2025-05-29 08:21
睡前只需服用一粒药丸就能不再佩戴笨重面罩入睡,这对部分阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)患者来说,可能即将梦想成真。
2025-05-28 09:30
据英国《每日电讯报》26日消息称,美国开放人工智能研究中心(OpenAI)开发的高级人工智能(AI)模型o3,在接收到明确的关机指令后,不仅拒绝执行,还主动干预其自动关机机制。
2025-05-28 09:24
记者5月26日从北京大学获悉,该校环境科学与工程学院教授要茂盛团队研发了空气毒性活体监测系统(以下简称ATMS),实现了对空气污染健康效应的原位、实时、在线监测,有望为优化空气污染控制策略和公众健康防护提供技术支撑。
2025-05-28 09:24
保障粮食储存安全是粮食流通领域科技攻关的核心任务,粮食科研人员深入贯彻绿色发展理念,研发系列粮食仓储技术成果,在粮食仓储领域推广应用,取得良好成效。
2025-05-28 09:19
数据显示,地球陆地上可开采锂资源仅约2200万吨,海水中却蕴藏2300亿吨锂。然而,高效、绿色的海水提锂技术被视作科研界难啃的“硬骨头”。
2025-05-28 09:18
“黑夜给了我黑色的眼睛,我却用它寻找光明。”
2025-05-27 13:22
“世界杰出女科学家奖”由联合国教科文组织和法国欧莱雅基金会在1998年联合设立
2025-05-27 11:10
无法释放起落架的民航客机在巨大的摩擦声中以机腹着地方式从跑道上滑过,高速进入大气层的空天飞机像一个“火球”剧烈燃烧,大型运输机在超强暴风雪中艰难起飞,先进战斗机在复杂空战环境中被导弹碎片打得千疮百孔……
2025-05-27 09:27
加载更多