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中国计划2030年前后发射引力波探测星组

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  □背景

  探测引力波,如同聆听一曲宇宙的交响乐

  发现引力波成为开年第一大科学新闻,将人类的目光引向浩瀚的太空。科学家说,蓬勃发展的引力波探测装置,即将呈现给人们的是宇宙美妙的交响乐章。

  “如果说400年前当伽利略第一次将亲手制作的望远镜指向夜空的时候,人类开始用眼睛欣赏宇宙的瑰美,那么今天,我们学会了聆听宇宙的第一个音符。”美国麻省理工学院物理系研究员、哈佛史密森天体物理研究中心研究者苏萌说。

  他表示,引力波的频率很宽,就好像交响乐中分低音、中音、中高音和高音。针对不同频率,科学家采取了不同的探测手段,科学目标也不尽相同。

  宇宙乐章的低音

  【探测目标】原初引力波

  【引力波频率】最低

  【解读】它的波长跟整个宇宙的尺度差不多大,所以只能通过对宇宙大爆炸后遗留的光子场信号,即宇宙微波背景辐射,来寻找它。

  2014年3月,美国哈佛史密森天体物理中心宣称在南极观测到了原初引力波,但随后又发现出错了。

  要从杂乱无章的各种引力波中辨认出带有宇宙大爆炸初期引力波留下的独特标记,的确太困难,需要不断发展灵敏度更高的实验来找寻。

  【探测计划】南极BICEP2、西藏阿里观测项目。

  宇宙乐章的中音

  【探测目标】超大质量黑洞并合时发出的引力波

  【引力波频率】在百万分之一到亿分之一赫兹

  【解读】这种事件往往发生在星系与星系相撞的后期,星系中心数百万到数亿太阳质量的巨大黑洞在最后阶段的撞击并合发出浩瀚的引力波信号,可是人类能建造的探测器太小了,哪怕把整个太阳系都当成探测器都无法测量。于是科学家想出一个绝妙的方法:利用校准后的毫秒脉冲星。这种自然界天然的时钟精度可以达到原子钟的级别,若干这样精确校准的毫秒脉冲星在宇宙中排成校准源的一个庞大阵列,天文学家利用地面上的大型地面射电望远镜作为探测器监视着宇宙中可能经过的时空涟漪。

  【探测计划】FAST、SKA等。

  宇宙乐章的中高音

  【探测目标】质量更小一些相互距离更近一些的大质量黑洞(几万到几百万太阳质量)并合过程的后期、中子星碰撞、超新星爆炸、银河系内的白矮双星系统等。

  【引力波频率】十万分之一到一赫兹

  【解读】这类引力波信号探测的手段也是蛮拼的:发射数颗卫星,在太空形成阵列。著名的LISA(光学干涉空间阵列)作为欧洲空间局批准的大型空间实验卫星项目,将为实现这个目标再努力约20年,计划2035年左右开始收集数据。其首颗技术验证星LISAP“ιhfi″d“去“年年底刚刚由欧洲空间局送上太空。

  【探测计划】LISA、太极、天琴等。

  宇宙乐章的高音

  【探测目标】中子星、恒星级黑洞等致密天体组成的双星系统

  【引力波频率】几十到几千赫兹

  【解读】这就是人类第一次直接探测到的引力波信号,探测手段是地面数公里的激光干涉装置。

  【探测计划】LIGO、VIRGO、GEO600、K“GRA、LIGOBI″di“等。据新华社

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