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“天琴”+“太極”+LISA 三大計劃聯合鎖定引力波

2021-09-28 15:24:35    科技日報

“太極一號”示意圖人民視覺供圖

近日,《自然》雜志子刊《自然·天文》發表題為“中國空間引力波探測計劃的概念與現狀”的論文,這是中國科學家第一次在頂尖國際雜志上對中國空間引力波探測做出完整、系統的介紹。

2016年2月,美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布在2015年9月14日人類首次直接探測到了引力波,這是21世紀物理學最重大的發現。引力波在宇宙中幾乎自由傳播,是探究包括引力本質在內的新物理及宇宙奧秘的窗口。引力波探測的國際競爭,目前已經到了白熱化程度,為了參與這一國際最前沿、最基本的科學研究,中國科學家提出了“天琴”與“太極”兩個空間引力波探測計劃。

“天琴計劃”是中國科學院院士羅俊于2014年3月在華中科技大學的一次國際會議上提出,2015年7月在中山大學發起,以中國為主導的國際空間引力波探測計劃。其目標是在2035年前后,在約10萬公里高的地球軌道上,部署3顆全同衛星,3顆衛星將構成邊長約為17萬公里的等邊三角形編隊,建成空間引力波天文臺“天琴”,開展引力波的空間探測,進行天體物理、宇宙學及基礎物理前沿研究。“天琴一號”已于2019年12月20日成功發射,并實現了所有預期目標。

2016年,中國科學院提出了我國空間引力波探測“太極計劃”。類似歐美LISA計劃,“太極計劃”的3星編隊軌道是以太陽為中心,設計干涉臂臂長即衛星間距300萬公里。“太極計劃”對衛星的穩定性提出了更高要求,3顆衛星必須構成超穩超靜平臺。2019年8月31日,我國首顆空間引力波探測技術實驗衛星“太極一號”成功發射,標志著“太極計劃”第一步任務目標已成功實現。

“中國空間引力波探測計劃的概念與現狀”一文由華中科技大學龔云貴、羅俊教授,上海交通大學及揚州大學王斌教授共同撰寫。

龔云貴教授長期從事引力理論、引力波物理及宇宙學方面的研究,在國際上最先開展中國“天琴”及“太極”聯合觀測方面的研究,發現“天琴”及“太極”聯合觀測,可以把對于引力波源的空間定位能力提高至少兩個數量級,這為引力波作為標準汽笛去研究哈勃常數危機及宇宙演化提供了理論基礎。

單個引力波探測器對于不同空間方位的敏感度不同,龔云貴教授團隊發現LISA、“天琴”及“太極”聯合起來,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,從而更好地理解種子黑洞的起源及演化、宇宙的起源、演化及引力的本質特性等。(記者 吳純新 劉志偉 通訊員 高 翔 江可凡)

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