作者:辛雨 来源:中国科学报 发布时间:2021/7/5 15:51:39
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欧洲巨型引力波天文台来了

 

虽然还未敲定,但上周,欧洲物理学家建造一个具有激进设计的全新巨型引力波天文台的计划得到了推动。

据《科学》报道,欧洲研究基础设施战略论坛(ESFRI)为欧洲政府的研究优先事项提供建议,将耗资19亿欧元的天文台(爱因斯坦望远镜)加入到大型科学项目的发展路线图中。开发人员希望此举能将爱因斯坦望远镜的想法转变为项目,从而给他们带来政治认可。

爱因斯坦望远镜联合主席、德国汉诺威莱布尼茨大学和马克斯·普朗克引力物理研究所引力波物理学家Harald Lück说:“这不是任何资金的承诺,但它表明了追求这一目标的明确意图,这更像是一种政治承诺。”

美国引力波物理学家也对这一消息表示欢迎,因为他们认为这可能会支持他们在“宇宙探索者”项目中建造比爱因斯坦望远镜更大的探测器的计划。“在美国,我认为这种势头将开始积聚。”美国激光干涉引力波天文台(LIGO)执行主任、加州理工学院物理学家David Reitze说。

当大质量天体(如黑洞)旋转并碰撞时,引力波探测器会感应到空间中微小而短暂的涟漪。在过去的 5 年里,科学家已经发现了数十对合并的黑洞,即大质量恒星坍缩成无穷小的点、螺旋在一起时留下的幽灵般的超强引力场。他们还发现了由一对较小中子星合并引发的引力波和壮观的爆炸。上周,研究人员宣布,他们两次从一个吞噬中子星的黑洞中探测到引力波。

为了探测引力波,物理学家使用了巨大L形光学设备,即干涉仪。他们使用激光将干涉仪臂的长度与精确度进行比较,并寻找空间在一个方向上比另一个方向拉伸得更多的证据。美国LIGO由路易斯安那州和华盛顿州的双干涉仪组成,每个干涉仪臂长4公里,欧洲处女座探测器(Virgo)臂长3公里。

LIGO和Virgo可以探测到100亿光年外的黑洞合并,但科学家想要更大、更灵敏的干涉仪。如果探测器灵敏度提高10倍,科学家就可以在450亿光年之外的可观测宇宙边缘一直发现黑洞合并。为了达到这样的灵敏度,美国宇宙探索者将由一个或多个带有40公里臂长的L形干涉仪组成。相比之下,欧洲爱因斯坦望远镜将是一个地下等边三角形,共有六个V形干涉仪(每个角两个),臂长10公里。

美国和欧洲的物理学家都希望在本世纪30年代中期建成探测器。爱因斯坦望远镜指导委员会联合主席、意大利国家核物理研究所物理学家Michele Punturo表示,纳入ESFRI路线图是实现爱因斯坦望远镜关键的第一步。他说,在未来的3~4年里,爱因斯坦望远镜的开发人员将在一份更详细的技术设计报告中充实现有的天文台概念设计。更重要的是,他们将开始扩大国际合作以支持该项目的进程。目前,爱因斯坦望远镜团队得到了比利时、意大利、荷兰、波兰和西班牙的支持。

LIGO成员、加州州立大学富勒顿分校引力波物理学家Jocelyn Read指出,推动构建下一代引力波探测器与其说是一种竞争,不如说是一种合作,“宇宙探索者和爱因斯坦望远镜将共同完成最好的科学工作”。

 
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