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欧洲引力波探测器归来

科普小知识2021-10-02 10:53:21
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处女座探测器是3公里长臂中的真空管之一,激光在这里监测引力波。资料来源:Cyril frésillon/virgo/CNRS photo thèque

在升级到2400万欧元后,处女座,欧洲第一个引力波探测器,将在8月1日继续与美国同行LIGO一起寻找时空波纹。今年3月,两个观测站原本计划进行联合观测,让研究人员能够更准确地确定宇宙波源的位置,比如黑洞合并。然而,处女座脆弱的玻璃纤维悬挂推迟了设备的启动。工程师们不得不临时安装电线悬挂,从而降低处女座的敏感度。在LIGO最近几周的观察周期中,它将扮演支持者的角色。

引力波是由宇宙灾难产生的,比如在最终能量爆发合并之前,一对黑洞被困在死亡螺旋中。涟漪会在宇宙中扩散,当涟漪经过时,时间和空间会被稍微挤压和拉伸。像LIGO和吉戈这样的探测器通过将一对4千米长的手臂(处女座是3千米)与激光以极高的精度进行比较来探测这些细微的变化——大约1/100,000纳米或者是原子核的宽度。

2015年,经过几十年的探索,LIGO成功地发现了引力波,并观察到了大约13亿年前遥远宇宙中两个黑洞合并的震动。LIGO最近完成了为期5年、价值2.05亿美元的探测器升级。在2015年观测结束之前,它捕获了另一对合并的黑洞。这些直接观测让天文学家非常焦虑,因为如果只有两个探测器,就不可能缩小光源的位置,这样传统的望远镜就能更多地了解它们。为了得到准确的位置,他们需要第三个探测器。

升级后的处女座应该在2016年11月开始的第二轮观察中加入LIGO,但是镜子的悬挂导致了延迟。这一轮观察本应在今年5月结束,但处女座升级已接近完成,因此LIGO团队希望获得至少一次短时间的联合观察,并延长观察时间。因为处女座的钢悬架降低了它的灵敏度,探测器将不能单独监测引力波,但它可以帮助确认LIGO的潜在探测,并以更高的精度在空间定位引力波的来源。据报道,LIGO将于8月25日完成这一轮观察。

随后,在2018年下半年启动新一轮探索之前,这两个空间站将进一步升级,包括修复处女座的玻璃纤维悬挂系统。(冯伟伟)

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