研究人员提出将月球轨道用作新型引力波探测器

2022/3/22 11:28:59 来源:新浪科技 作者:叶子 责编:远洋

北京时间 3 月 22 日消息,据国外媒体报道,有研究人员近来提出,地月距离的变化或可被用作一种新型引力波探测器,能够在现有设备无法覆盖的频段内开展探测。这项研究近期发表在了《物理评论快报》上,或将为我们探测宇宙早期信号奠定良好的基础

引力波最早由爱因斯坦在 20 世纪初提出预测,2015 年首次被真正探测到,如同宇宙中最暴烈事件的“信使”。引力波探测器会对不同频段进行扫描,就像搜索电台一样。但有些频段暂时无法被现有设备覆盖,而这些频段可能刚好藏有能帮助我们理解宇宙的关键信号。微赫兹频段的波就是一个典型的例子。它们诞生于宇宙形成之初,但即使用如今最先进的技术,也依然看不到它们的身影。

而在最近发表在著名期刊《物理评论快报》上的一篇论文中,巴塞罗那自治大学物理学系的迪亚哥・布拉斯、以及伦敦大学学院的亚历山大・詹金斯指出,我们附近其实就有一台“天然引力波探测器”,即我们所熟知的地月系统。

当引力波持续不断地冲击地月系统时,会使月球轨道发生微小的偏离。尽管这些偏离微乎其微小,但好在我们对月球定位的准确度极高。从多座天文台发射的激光到达月球表面后,通过阿波罗等任务部署的镜面反射回来,以此测得的地月距离误差可以控制在一厘米之内,误差率相当于 10 万分之一。月球轨道周期约为 28 天,对微赫兹频段的信号敏感度相当高,而这恰恰是研究人员最感兴趣的频段。

研究人员还提出,宇宙中其它双星系统提供的信息或许也能用作引力波探测器。脉冲双星系统就是这样的情况,脉冲星发出的电磁辐射束可以帮助我们以极高的精确度确定其轨道位置。脉冲星轨道周期约为 20 天,微赫兹频段的引力波经过时也会对其造成显著影响。因此布莱斯和詹金斯总结道,这些系统或许也可以用来探测这类引力波。

有了这些针对微赫兹频段的“天然探测器”,布拉斯和詹金斯提出了一种研究来自遥远宇宙的引力波的新方法,特别是在早期宇宙高能阶段的转变过渡期间产生的引力波。

“最妙的是,这种方法可以与未来欧空局或 NASA 的任务互相补充,实现从纳赫兹(典型代表:“平方公里阵列”射电望远镜)到厘赫兹(LIGO 与 VIRGO 天文台)的全范围覆盖。要想详细了解宇宙的进化过程,这种全面覆盖至关重要。布拉斯解释道:“覆盖微赫兹频段是一项重大的挑战。但如今看来,我们似乎无需研发新的探测器,便可对其展开探测,而且只需要对我们已知的天体系统轨道进行监测即可。这些都是宇宙的基本要素,看似平平无奇,但彼此之间的这种联系却令人尤为着迷。有朝一日,它们或许能帮助我们探测到有史以来最为久远的信号,改变我们对宇宙的认知。”

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关键词:引力波月球探测器

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