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【中国网】中、低频引力波探测将是最前沿

2016-02-17 中国网 王振红
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  2月16日,在中国科学院举行的“空间引力波探测与研究”媒体见面会上,吴岳良院士认为,2016年2月11日美国的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)实验组宣布直接观测到引力波信号,这一划时代的发现不仅是对爱因斯坦广义相对论一次意义非凡的直接验证,也为人类进一步探索宇宙的起源、形成和演化提供了一个全新的观测手段,包括探测宇宙大爆炸时期的引力波,为深入研究超越爱因斯坦广义相对论的量子引力理论提供了实验基础,开启了引力波物理和天文学以及量子宇宙物理研究的新纪元。

  他介绍说,近些年X射线的天文观测提供了星团等稠密动力学环境中中等质量黑洞存在的证据,而在宇宙学星系成长的等级过程中,中等质量黑洞作为超大质量黑洞早期种子来源的存在,也已在理论上被人们普遍接受。基于地面的引力波探测实验装置,由于受空间距离的限制和地球重力梯度噪声的影响,无法探测低于10Hz的引力波,使其研究目标变得较为有限。为此,多国科学家都在加紧开展空间引力波探测的研究计划。

  1993年欧洲空间局(ESA)首先提出激光干涉空间天线(LISA)计划,在10-4-10-2Hz波段进行空间引力波测量。

  1997年美国空间局(NASA)加入,成为欧、美联合计划。LISA计划的引力波源是双星系、超大质量双黑洞和大质量比双黑洞的并合、普通星系核中大质量黑洞捕获恒星质量黑洞、超致密双星、以及大质量天体的爆炸等。2015年底已发射了LISA的关键技术验证卫星LISA-Pathfinder,计划于2025年左右发射(可能延至2030年或以后)由三颗各相距500万公里,装有空间激光干涉仪的卫星组进行空间引力波探测。最近,美国提出的后“爱因斯坦计划”包括两颗星,其中一颗是“大爆炸观测者”,着重于探测地面和LISA之间的中频(1x10-2-100 Hz)引力波。日本也提出了在相似频段观测引力波的DECIGO计划。

  同电磁波一样,引力波也有不同的波段——高频主要来自致密双星的引力辐射(大于10Hz);中频波段的引力波源主要是中等质量的致密双星(黑洞、中子星、白矮星),以及宇宙大爆炸早期(10-34秒以后)产生的引力波;低频主要来自双星系、超大质量双黑洞和大质量比双黑洞的并合及大质量天体的爆炸等。“空间激光干涉法测量中、低频引力波将是天文学和空间宇宙物理最前沿的课题。”吴岳良说。

打印 责任编辑:侯茜

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