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

  • 春风送岗促就业

  • 在中国最大淡水湖守护候鸟“春运”

独家策划

推荐阅读
人工智能技术及其应用的跨领域、跨层级、跨主体特征,决定了其安全治理天然具有高度复杂性和协同需求。最后,面对人工智能技术快速迭代、应用场景动态迁移、风险形态持续演化的鲜明特点,制度体系必须具备敏捷响应与动态调适的智慧与弹性。
2026-02-25 09:45
曾经只存在于科幻电影中的“太空采矿”,正逐渐从文艺作品中的构想走进现实。
2026-02-25 09:49
新一轮科技革命的浪潮中,数字化与智能化已成为竞争关键,以开放的姿态推动实体经济与数字技术深度融合,必将推动我国制造业发展更上一层楼。
2026-02-25 09:45
当天,李秋立和4位“战友”——同所研究员胡森、陈意、杨蔚及中国科学院国家天文台(以下简称国家天文台)副研究员周琴,共同获得2025年度中国科学院杰出科技成就奖基础研究奖。
2026-02-25 09:45
在2月19日发表于《科学》的一篇论文中,研究人员描述了一种疫苗,作为鼻腔喷雾剂,它不仅能让小鼠对新冠病毒、流感病毒免疫,还能抵御所有呼吸道疾病。实验表明,接受4剂鼻腔疫苗的小鼠对新冠病毒和其他冠状病毒,以及引发多种呼吸道感染的细菌都产生了免疫力。
2026-02-25 09:45
在人体免疫系统中,T细胞犹如一支守护健康的“特种部队”,负责执行全身细胞的“安全检查”。该研究揭示,组氨酸能精准定位TCR分子识别癌细胞和启动癌细胞清除程序的“关键按钮”位点。
2026-02-25 09:45
《庄子・人间世》有云,“乘物以游心”——或许正是“驭AI而不役于AI”的最好注解。
2026-02-24 14:01
清晰界定科普的价值定位,探索高效的实现路径,有助于推动科普事业高质量发展。
2026-02-24 13:23
AI技术的竞争早已超越产品层面,上升到创新生态、治理能力与产业话语权的综合博弈。
2026-02-24 10:09
当你惊叹于自动驾驶汽车流畅的避障,或陶醉于无人机集群精准的编队表演时,可能并未察觉,支撑这些智能场景的海量数据正在无数边缘节点间疾速奔流。
2026-02-24 09:16
近日,一支国际科学家团队从西南极洲腹地带回了228米长的远古岩石与沉积物,这是人类迄今从冰盖下获取的最长岩芯。
2026-02-24 09:33
当前AI算力普遍面临“内存墙”问题,即计算时数据的存储与运算分处于不同区域,“隔墙”调用严重制约了AI芯片性能提升。
2026-02-24 09:23
目前,主流锂电池正极材料大多使用钴、镍等无机矿物,这类材料面临资源、成本、安全及柔性不足等多重挑战。相比之下,有机电极材料取材广泛,其分子可灵活设计且自身柔韧,被视为极具潜力的“绿色电池新星”。
2026-02-24 09:21
内质网是生物细胞内的一种网膜系统,可帮助维持细胞的正常功能,具有重要的医学研究价值。
2026-02-24 09:14
春节期间,记者来到异龙湖,听到了当地群众对共建生态文明、共享生态成果的感受。
2026-02-21 12:46
莱州中华武校第十次登上央视春晚舞台
2026-02-17 10:21
近日,一个名为Moltbook的社交平台突然走红。与普通网络平台不同的是,Moltbook上的用户都是AI智能体。
2026-02-14 09:21
全球规模最大的200万吨/年柴油吸附分离装置目前在中国石油广西石化稳定运行。
2026-02-14 09:16
大连理工大学赵珺教授带领师生团队正抓紧时间,为实现可重复使用运载火箭关键部件的“复用检测”技术突破全力冲刺。
2026-02-14 09:12
一场刷新人类对宇宙极端物理过程认知的高能事件,被中国科学卫星清晰捕获并成功解读。
2026-02-14 09:11
加载更多