中國科學(xué)家稱，中外探測計劃協(xié)作有望更精確確定引力波源信號

　　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”計劃的歷史、概念及進展。這是中國科學(xué)家第一次在頂尖國際雜志對中國空間引力波探測計劃做完整系統(tǒng)的介紹，并對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計劃如期實現(xiàn)，那么到本世紀30年代，歐洲的LISA，中國的天琴計劃、太極計劃，通過優(yōu)勢互補、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。

　　引力波是時空的漣漪，能告訴我們關(guān)于宇宙起源、演化和時空結(jié)構(gòu)的信息。100多年前愛因斯坦廣義相對論就已經(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(LIGO)宣布在2015年9月14日人類首次直接探測到了引力波，證實了愛因斯坦的預(yù)言。到目前為止，美國的LIGO和歐洲的Virgo觀測到了50多個引力波事件，這些信號都是由天體中恒星級雙黑洞、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，地面引力波探測器有局限性，只能檢測到由恒星級黑洞或中子星并合所發(fā)出的頻率較高的短暫強烈的引力波。“人類要探測低頻引力波只能到太空去。”論文作者之一、上海引力波探測前沿科學(xué)中心與揚州大學(xué)引力與宇宙學(xué)中心王斌教授說，也因此歐美發(fā)達國家很早就布局了空間引力波探測計劃，LISA就是其中最有名的一個。

　　文章稱，LISA計劃、天琴計劃、太極計劃都是探測低頻引力波的太空探測方案。其中，天琴計劃的目標(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“天琴”，開展引力波的空間探測。

　　同為中國空間引力波探測的太極計劃，與歐洲LISA計劃基本相同，在距離地球約5000萬公里的軌道上，發(fā)射三顆全同衛(wèi)星，三星編隊軌道以太陽為中心，設(shè)計干涉臂臂長即衛(wèi)星間距300萬公里。

　　天琴、LISA、太極，三個計劃，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，但對空間引力波探測具有互補性。該論文分析，三個探測計劃里，單個探測器對于不同空間方位的敏感度不同。三個探測器聯(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，天琴對相對高頻信號(0.1赫茲)觀測更加敏感，由于波源定位能力隨頻率增大而提高，天琴在對高頻引力波波源的定位能力方面具有明顯的優(yōu)勢。考慮到LISA與天琴不同的設(shè)計理念與運行軌道，它們聯(lián)合觀測時能互補。”論文作者之一、華中科技大學(xué)教授龔云貴說，此外，太極探測器臂長大于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和太極的探測器平面轉(zhuǎn)動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)合觀測不但可以極大提高對引力波源的空間定位能力，而且可以觀測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手段。”王斌教授說。(完)