中國科學(xué)家稱，中外探測(cè)計(jì)劃協(xié)作有望更精確確定引力波源信號(hào)
中新網(wǎng)廣州9月17日電 (記者 許青青)記者從廣州中山大學(xué)獲悉，北京時(shí)間9月16日凌晨，國際最權(quán)威的天文刊物之一《自然·天文》雜志刊登了由中國科學(xué)家龔云貴、羅俊、王斌撰寫的論文Concepts and status of Chinese space gravitational wave detection projects，全方位地介紹中國的“天琴”及“太極”計(jì)劃的歷史、概念及進(jìn)展。這是中國科學(xué)家第一次在頂尖國際雜志對(duì)中國空間引力波探測(cè)計(jì)劃做完整系統(tǒng)的介紹，并對(duì)未來參與國際競爭與合作發(fā)出中國聲音。
中國科學(xué)家在文中提出，如果中外的空間引力波探測(cè)計(jì)劃如期實(shí)現(xiàn)，那么到本世紀(jì)30年代，歐洲的LISA，中國的天琴計(jì)劃、太極計(jì)劃，通過優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互協(xié)作，將有望確定引力波波源等重大宇宙信息，從而為人類揭開更多宇宙奧秘。
引力波是時(shí)空的漣漪，能告訴我們關(guān)于宇宙起源、演化和時(shí)空結(jié)構(gòu)的信息。100多年前愛因斯坦廣義相對(duì)論就已經(jīng)預(yù)言了她的存在。2016年2月11日，美國激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)宣布在2015年9月14日人類首次直接探測(cè)到了引力波，證實(shí)了愛因斯坦的預(yù)言。到目前為止，美國的LIGO和歐洲的Virgo觀測(cè)到了50多個(gè)引力波事件，這些信號(hào)都是由天體中恒星級(jí)雙黑洞、雙中子星、黑洞與中子星或黑洞與其他奇異致密星體合并產(chǎn)生的。
文章稱，地面引力波探測(cè)器有局限性，只能檢測(cè)到由恒星級(jí)黑洞或中子星并合所發(fā)出的頻率較高的短暫強(qiáng)烈的引力波�！叭祟愐綔y(cè)低頻引力波只能到太空去�！闭撐淖髡咧弧⑸虾ＲΣㄌ綔y(cè)前沿科學(xué)中心與揚(yáng)州大學(xué)引力與宇宙學(xué)中心王斌教授說，也因此歐美發(fā)達(dá)國家很早就布局了空間引力波探測(cè)計(jì)劃，LISA就是其中最有名的一個(gè)。
文章稱，LISA計(jì)劃、天琴計(jì)劃、太極計(jì)劃都是探測(cè)低頻引力波的太空探測(cè)方案。其中，天琴計(jì)劃的目標(biāo)是在2035年前后，在約10萬公里高的地球軌道上，部署3顆全同衛(wèi)星，構(gòu)成邊長約為17萬公里的等邊三角形星座，建成空間引力波天文臺(tái)“天琴”，開展引力波的空間探測(cè)。
同為中國空間引力波探測(cè)的太極計(jì)劃，與歐洲LISA計(jì)劃基本相同，在距離地球約5000萬公里的軌道上，發(fā)射三顆全同衛(wèi)星，三星編隊(duì)軌道以太陽為中心，設(shè)計(jì)干涉臂臂長即衛(wèi)星間距300萬公里。
天琴、LISA、太極，三個(gè)計(jì)劃，前者是地心軌道方案，后兩者是日心軌道方案，需要相同的核心技術(shù)，也有各自不同的技術(shù)難題，但對(duì)空間引力波探測(cè)具有互補(bǔ)性。該論文分析，三個(gè)探測(cè)計(jì)劃里，單個(gè)探測(cè)器對(duì)于不同空間方位的敏感度不同。三個(gè)探測(cè)器聯(lián)合起來不僅可以覆蓋更寬廣的空間，而且可以更加精確地確定引力波源的物理參數(shù)，從而更好地理解種子黑洞的起源及演化、宇宙的起源及演化與引力的本質(zhì)特性等。
“與LISA和太極相比，天琴對(duì)相對(duì)高頻信號(hào)(0.1赫茲)觀測(cè)更加敏感，由于波源定位能力隨頻率增大而提高，天琴在對(duì)高頻引力波波源的定位能力方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)�？紤]到LISA與天琴不同的設(shè)計(jì)理念與運(yùn)行軌道，它們聯(lián)合觀測(cè)時(shí)能互補(bǔ)�！闭撐淖髡咧�、華中科技大學(xué)教授龔云貴說，此外，太極探測(cè)器臂長大于LISA，在毫赫茲頻段太極比LISA敏感，盡管LISA與太極軌道類似，在毫赫茲頻段，LISA和太極的探測(cè)器平面轉(zhuǎn)動(dòng)不但可以幫助其提高空間定位能力，而且可以幫助其覆蓋所有空間方位。
“聯(lián)合觀測(cè)不但可以極大提高對(duì)引力波源的空間定位能力，而且可以觀測(cè)到更寬的頻段及更大的空間范圍，從而為研究哈勃常數(shù)等宇宙學(xué)參數(shù)及宇宙演化提供新的觀測(cè)手段�！蓖醣蠼淌谡f。(完)
