引力波到底有什么用? 引力波有什么用( 三 )


地球上的引力波探测器适用于探测高频范围(10 Hz至1000 Hz)的引力波信号 , 但由于其尺度和周围噪声的限制 , 无法探测低频范围的引力波信号 。而将在Tai 空工作的LISA将探测0.00002 Hz到0.1 Hz之间的低频引力波信号 。在Tai 空中 , 三个相距250万公里的探测器组成一个三角形 , 通过激光连接 , 相互配合探测低频引力波 。
在这个频率范围内 , 人类有可能观测到远超恒星黑洞的巨型黑洞合并过程 。例如 , 我们知道在许多星系的中心有一个质量相当于数十亿颗恒星的超巨型黑洞 。如果两个星系相互碰撞合并 , 那么两个这样大小的超巨型黑洞在合并过程中会发出低频引力波信号 , 这种信号可能会在20世纪30年代以来被LISA探测到 。当我们观察超巨型黑洞的合并过程时 , 人们会对整个宇宙的演化历史和星系的发展历史有更清晰的认识 。考虑到宇宙中数千亿个星系的数量 , 一些天文学家预测 , 在LISA开始工作后 , 也许我们每年都能探测到几个如此惊人的星系合并过程 。
正是因为LISA探测器的超高灵敏度 , 人们可以想象当它开始工作时 , 它会立即发现看似安静的宇宙其实充满了各种嘈杂的噪音 , 非常热闹 。LISA会“听到”宇宙中各种天体无休止发出的各种引力波信号 , 其中很多都是来自于宇宙遥远的过去 , 甚至是从宇宙的开始 。宇宙的整个发展历史都会通过引力波展现给人类 。
由于成本高、意义重大 , 欧洲空局间在2015年率先推出了激光干涉空局间天线“LISA Pathfinder”来测试这一想法的可行性 。在地球轨道上 , 两个质量为2公斤的块体在不受重力影响的情况下相距38厘米 , 并通过激光相互连接 。经过一年多的测试 , 结果表明这种实验方法的可靠性超出了人们的预期 。如果没有意外 , LISA将在2034年上升空 , 届时人类将开启另一个引力波天文学的新时代 。
宇宙是什么形式取决于人类如何观察它 。一方面是冷 , 空开放而安静 , 另一方面是嘈杂而无序 , 充满了可能性和秘密 。人类想象的宇宙包含了时间空本身 , 所有的物理实在和所有的可能性 。人类希望了解宇宙的起源 , 也希望能够预测宇宙的未来 。虽然这个目标似乎还很遥远 , 但引力波天文学的兴起 , 不仅会让我们对探索宇宙的未来更加乐观 , 也会让我们对人类文明的未来和理性的力量更加乐观 。

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