美國LIGO歐洲Virgo聯手“抓捕”引力波

  本報記者 劉 霞

  據物理學家組織網近日報道，美國國家科學基金會的激光干涉引力波天文臺(LIGO)將於美國時間4月1日(北京時間4月2日)再次上線，開始第三輪爲期1年的科學探測，繼續其對引力波——時空漣漪的“追捕”行動；此次同時重新上線的還有其“神鵰俠侶”——歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測器。

  在過去數月，這兩款探測器都經過了一系列升級，靈敏度得到大幅提升。中國國家天文臺研究員張承民對科技日報記者充滿期待地說：“此次升級後的LIGO與Virgo強強聯合，將是人類科學歷史上最靈敏的大科學裝置的一次閃亮登場，有望使科學家探測到更深邃的太空，發現更多天體極端事件產生的引力波，從而更進一步揭示宇宙的祕密。”

  王者歸來

  LIGO的主要設備是位於美國路易斯安那州利文斯頓和華盛頓州漢福德的兩個探測儀。2017年8月25日，LIGO暫停運行，進行新一輪升級。

  目前，科研團隊已對LIGO的激光、鏡子和其他相關組件進行了一系列升級。

  張承民說：“項目團隊已讓激光器的功率加倍，可更精確地測量這些距離的微小變化，因此，增加了探測器對引力波的敏感度。”

  而且，LIGO“分居兩地”的8塊鏡子中，有5塊換成了性能更好的版本。

  此外，科學家還對引力波探測設備進行了旨在降低量子噪聲水平的升級。量子噪聲由於光子的隨機波動而出現，可能導致測量不確定，並因此掩蓋微弱的引力波信號。

  此次升級後，LIGO的靈敏度比上一輪運行增加40%左右；而位於意大利的比薩斜塔附近的“處女座”探測器，自上次運行以來其靈敏度幾乎提升了1倍。

  據悉，在下一次運行中，LIGO能夠看到這些製造引力波事件的平均距離將爲5.5億光年，比之前觀測到的距離遠1.9億光年。

  引力波是一種“時空漣漪”，類似石頭丟進水裏產生的波紋。黑洞、中子星等天體在碰撞合併過程中會產生引力波。LIGO於2015年探測到了由雙黑洞併合產生的引力波信號，這是人類歷史上首次直接探測到引力波，該項目團隊的3位負責人因此榮獲2017年諾貝爾物理學獎。2017年，多國科學家合作，首次直接探測到來自兩顆中子星併合產生的引力波。

  有望捕獲更多極端事件

  LIGO首席探測器科學家、麻省理工學院的彼得·弗雷斯切爾說：“LIGO和Virgo強強聯手，有望使我們從目前已知的各種波源中發現更多引力波，甚至目前尚未觀測到的黑洞與中子星併合產生的引力波等。”

  張承民說：“假如升級後的探測靈敏度如期所願，不僅能發現更多黑洞—黑洞、中子星—中子星併合事件，還可能發現更奇特的引力波事件，比如，黑洞—中子星併合。”

  張承民解釋道：“黑洞—中子星併合是翹首以盼並夢寐以求的科學發現，其極端性質還處在熱烈討論之中。有人預言，這將是一個能再次斬獲諾貝爾物理學獎的發現。”

  張承民還補充道：“此外，黑洞—脈衝星(轉動的中子星)系統一直是中國‘天眼’FAST望遠鏡尋找的奇特天體系統。一旦發現此類系統，天文學家將再次高精度驗證愛因斯坦廣義相對論、直接精確測定黑洞質量和自轉角動量。”