激光干涉空間天線開路者號(hào)(Lisa Pathfinder)是歐洲空間局的一個(gè)空間探測器,位于朝著太陽的方向,距離地球超過100萬公里
如果四年前有類似“激光干涉空間天線”(Lisa)的太空天文臺(tái),我們可能那時(shí)就能探測到Ligo發(fā)現(xiàn)的黑洞合并現(xiàn)象
北京時(shí)間4月2日消息,對(duì)于探測引力波所需的技術(shù),目前已經(jīng)有了正式的測試計(jì)劃。歐洲空間局的“激光干涉空間天線開路者號(hào)”探測器(Lisa Pathfinder,LPF)正在距離地球約150萬公里的地方進(jìn)行著一系列實(shí)驗(yàn)。
理所當(dāng)然地,這項(xiàng)計(jì)劃得到了大量關(guān)注,因?yàn)榫驮谌ツ?月,地面觀測臺(tái)第一次探測到“宇宙的漣漪”——引力波。LPF的演示如果能獲得成功,將為計(jì)劃于2034年發(fā)射的一座功能齊全的空間引力波天文臺(tái)鋪平道路。
這座空間天文臺(tái)將會(huì)被簡稱為“Lisa”,是“激光干涉儀空間天線”(Laser Interferometer Space Antenna)的簡寫。“現(xiàn)在是一個(gè)非常棒的時(shí)機(jī),”歐洲空間局的負(fù)責(zé)LPF項(xiàng)目的科學(xué)家保羅·麥克納馬拉(Paul McNamara)說,“我已經(jīng)把整個(gè)職業(yè)生涯投入到這項(xiàng)研究之中,而許多年來別人一直跟我們說——有些情況下甚至是嘲笑——引力波并不存在,或者我們不可能找到它們。好了,現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)它們了,而且我們還要接著跨出一大步,建造一個(gè)天文臺(tái),在太空中探測它們。”
位于地球表面的激光干涉儀放置在美國的Ligo(激光干涉引力波觀測臺(tái))設(shè)施內(nèi),對(duì)“較小”宇宙事件產(chǎn)生的引力波十分敏感。2015年9月,兩座Ligo設(shè)施觀測到了兩個(gè)黑洞產(chǎn)生的引力波信號(hào),每個(gè)黑洞的質(zhì)量大約為太陽的30倍,它們相互旋轉(zhuǎn)并融合。
位于太空的激光干涉儀將追蹤質(zhì)量大得多的目標(biāo),例如星系碰撞時(shí)合并而成的“怪物級(jí)”黑洞,其質(zhì)量是太陽的數(shù)百萬倍。另一方面,太空天文臺(tái)還可能觀測到比Ligo所觀測的更小的事件——實(shí)際只是事件演化過程的不同階段。
激光干涉空間天線開路者號(hào)探測器內(nèi)部的激光干涉系統(tǒng)示意圖
可獲得的預(yù)算額度將決定實(shí)際操作中Lisa任務(wù)的布局
粗略的計(jì)算顯示,如果一個(gè)功能齊全的Lisa天文臺(tái)早就存在,就將提前4年探測到Ligo所發(fā)現(xiàn)的相互繞轉(zhuǎn)的黑洞。在那個(gè)時(shí)段,黑洞繞轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)出的引力波信號(hào)頻率會(huì)經(jīng)過太空激光干涉儀的靈敏度范圍。
LPF只包含一個(gè)設(shè)備,用于測量并維持兩個(gè)小型金-鉑金塊之間38厘米的間隔。在上周二開始的實(shí)驗(yàn)中,這些“測試重塊”將被允許在探測器內(nèi)部自由飄浮,而一個(gè)激光系統(tǒng)將嘗試對(duì)它們的行為進(jìn)行監(jiān)視,尋找只有幾皮米(1皮米等于1米的一萬億分之一)的路徑偏差。這種差別比原子的直徑還要小得多。
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