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(cè)器，位于朝著太陽(yáng)的方向，距離地球超過(guò)100萬(wàn)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(cè)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(cè)引力波所需的技術(shù)，目前已經(jīng)有了正式的測(cè)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(cè)器(Lisa Pathfinder，LPF)正在距離地球約150萬(wàn)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(cè)臺(tái)第一次探測(cè)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(jiǎn)稱為“Lisa”，是“激光干涉儀空間天線”(Laser Interferometer Space Antenna)的簡(jiǎn)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(shuō)，“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(lái)別人一直跟我們說(shuō)——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(cè)它們。”

　　位于地球表面的激光干涉儀放置在美國(guó)的Ligo(激光干涉引力波觀測(cè)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(cè)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(yáng)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(yáng)的數(shù)百萬(wàn)倍。另一方面，太空天文臺(tái)還可能觀測(cè)到比Ligo所觀測(cè)的更小的事件——實(shí)際只是事件演化過(guò)程的不同階段。

　　激光干涉空間天線開路者號(hào)探測(cè)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(cè)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(guò)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(cè)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(cè)試重塊”將被允許在探測(cè)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(wàn)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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