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欧空局批准太空引力波探测项目LISA 相距250万公里可以探测低频引力波事件

目前地球上已经有两座激光干涉引力波天文台,分别是 LIGO 和 Virgo,其中 LIGO 在 2015 年 9 月 14 日检测到引力波信号,在 2016 年 2 月 11 日 LIGO 与 Virgo 协作发表论文正式确认引力波的存在,也证实了爱因斯坦在广义相对论中的预言。

激光干涉引力波天文台其实原理倒是不复杂,就是镜面反射,引力波属于时空的涟漪,光在直线中传播,当引力波抵达地球造成的扰动会让光走过的长度发生变化,因此可以被检测出来。

虽然原理不复杂但激光干涉引力波探测对设备的精度要求高到令人发指,这也是为什么 LIGO 从 2002 年开始到 2010 年一直没有探测到引力波事件。

直到 2010 年停止运作并进行大幅度改良后,到 2015 年才开始重新探测工作,结果开始工作没多久就探测到了,而且现在 LIGO 经常探测到引力波事件,毕竟在宇宙中大质量天体合并包括黑洞合并、黑洞吞并中子星、星系合并都是经常发生的事儿。

欧空局批准太空引力波探测项目LISA 相距250万公里可以探测低频引力波事件

地球噪音造成的问题:

在地面上建造激光干涉引力波天文台还需要应对地球内部、地表震动产生的干扰,这些干扰可以使用技术手段进行去除,但也意味着无法探测某些非常微弱的引力波事件。

那么有没有更好的办法能够减少干扰呢?有,那就是把天文台放在太空中运行,还可以把干涉臂之间的距离拉的非常长,这可以大幅度提高精度。

LIGA 项目:

欧空局日前批准了激光干涉空间天线 (Laser Interferometer Space Antenna,LISA),原本这是由 NASA 和 ESA 合作建造的,但在 2011 年由于筹款问题,NASA 就宣布了终止合作关系,之后由 ESA 自行处理。

ESA 在 2013 年宣布将项目更名为现在的名称也就是 LISA,计划是在 2034 年投入运行。

用来探测低频引力波事件:

根据计划,LISA 项目将有三个航天器组成,这三个航天器在绕太阳轨道运行 (应该也是在日地拉格朗日点,不过蓝点网没查到是哪些点),彼此之间间距高达 250 万公里,相比之下,LIGO 的干涉臂为 4 千米。

古人云失之毫厘谬以千里,在如此长的距离上,低频引力波激起的微弱扰动也可以被检测出来,这可以用来探测更多微弱的引力波事件。

这相比 LIGO 有什么优势呢?LIGO 由于噪声问题只能探测高频引力波事件,通常高频引力波是在大质量天体合并前几秒才产生。

例如两个超大质量黑洞 (或者星系) 合并时,多数情况下俩互相环绕十几亿年甚至几十亿年才会发生碰撞合并 (插个题外话:黑洞只能合并变大不能一个拆分成俩变小),有 LISA 之后,它们在环绕慢慢靠近过程中产生的低频引力波信号就可以被探测出来。

所以 LISA 可以早早就探测到相关引力波事件,让天体物理学家们提前准备起来,从靠近过程就收集数据,观察它们的合并过程。

按照计划,LISA 项目的三个航空器一年后开始建造,计划是 2034 年投入运行,但按照以往经验,这类工程出现延期的概率极大,所以…

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文章名称:《欧空局批准太空引力波探测项目LISA 相距250万公里可以探测低频引力波事件》
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