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  中新网广州9月17日电 (记者 许青青)记者从广州中山大学获悉,北京时间9月16日凌晨,国际最权威的天文刊物之一《自然·天文》杂志刊登了由中国科学家龚云贵、罗俊、王斌撰写的论文Concepts and status of Chinese space gravitational wave detection projects,全方位地介绍中国的“天琴”及“太极”计划的历史、概念及进展。这是中国科学家第一次在顶尖国际杂志对中国空间引力波探测计划做完整系统的介绍,并对未来参与国际竞争与合作发出中国声音。

  中国科学家在文中提出,如果中外的空间引力波探测计划如期实现,那么到本世纪30年代,欧洲的LISA,中国的天琴计划、太极计划,通过优势互补、相互协作,将有望确定引力波波源等重大宇宙信息,从而为人类揭开更多宇宙奥秘。

  引力波是时空的涟漪,能告诉我们关于宇宙起源、演化和时空结构的信息。100多年前爱因斯坦广义相对论就已经预言了她的存在。2016年2月11日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)宣布在2015年9月14日人类首次直接探测到了引力波,证实了爱因斯坦的预言。到目前为止,美国的LIGO和欧洲的Virgo观测到了50多个引力波事件,这些信号都是由天体中恒星级双黑洞、双中子星、黑洞与中子星或黑洞与其他奇异致密星体合并产生的。

  文章称,地面引力波探测器有局限性,只能检测到由恒星级黑洞或中子星并合所发出的频率较高的短暂强烈的引力波。“人类要探测低频引力波只能到太空去。”论文作者之一、上海引力波探测前沿科学中心与扬州大学引力与宇宙学中心王斌教授说,也因此欧美发达国家很早就布局了空间引力波探测计划,LISA就是其中最有名的一个。

  文章称,LISA计划、天琴计划、太极计划都是探测低频引力波的太空探测方案。其中,天琴计划的目标是在2035年前后,在约10万公里高的地球轨道上,部署3颗全同卫星,构成边长约为17万公里的等边三角形星座,建成空间引力波天文台“天琴”,开展引力波的空间探测。

  同为中国空间引力波探测的太极计划,与欧洲LISA计划基本相同,在距离地球约5000万公里的轨道上,发射三颗全同卫星,三星编队轨道以太阳为中心,设计干涉臂臂长即卫星间距300万公里。

  天琴、LISA、太极,三个计划,前者是地心轨道方案,后两者是日心轨道方案,需要相同的核心技术,也有各自不同的技术难题,但对空间引力波探测具有互补性。该论文分析,三个探测计划里,单个探测器对于不同空间方位的敏感度不同。三个探测器联合起来不仅可以覆盖更宽广的空间,而且可以更加精确地确定引力波源的物理参数,从而更好地理解种子黑洞的起源及演化、宇宙的起源及演化与引力的本质特性等。

  “与LISA和太极相比,天琴对相对高频信号(0.1赫兹)观测更加敏感,由于波源定位能力随频率增大而提高,天琴在对高频引力波波源的定位能力方面具有明显的优势。考虑到LISA与天琴不同的设计理念与运行轨道,它们联合观测时能互补。”论文作者之一、华中科技大学教授龚云贵说,此外,太极探测器臂长大于LISA,在毫赫兹频段太极比LISA敏感,尽管LISA与太极轨道类似,在毫赫兹频段,LISA和太极的探测器平面转动不但可以帮助其提高空间定位能力,而且可以帮助其覆盖所有空间方位。

  “联合观测不但可以极大提高对引力波源的空间定位能力,而且可以观测到更宽的频段及更大的空间范围,从而为研究哈勃常数等宇宙学参数及宇宙演化提供新的观测手段。”王斌教授说。(完)

【编辑:岳川】
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