LISA航天器完成了突破性的引力波观测试验

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LISA探路者任务可以帮助我们更好地了解流星,小行星,卫星和各种其他射弹以难以想象的速度在太空中拉伸,但它有一个主要目标:验证观测和研究穿过太空的引力波的潜力。距离地球超过900,000英里,原型宇宙飞船在接近该目标时实现了一次巨大的飞跃。在一篇新的论文发表于 物理评论快报 LISA团队透露,LPF的自由落体测试取得了开创性的成功,超出了最初的预期,其精度比原先要求的精度高出五倍以上。

当欧洲航天局去年12月终于发射了最先进的太空船时,我们对引力波几乎一无所知 - 除了有一个非常好的预感,这是阿尔伯特爱因斯坦首先假设的时空中的这些涟漪至少存在。然后是科学家 发现 引力波 - 在地球表面使用一对超灵敏仪器来探测由一对大质量黑洞相互碰撞产生的微弱引力波信号。

LIGO的发现是LISA项目的福音,因为它确定了引力波确实是可观测的。当然,LIGO的发现在某个事件中是“正确的时间”。为了真正研究引力波并让我们自己一瞥宇宙在电磁波谱之外的样子,我们需要能够在低频率下观察这些信号 - 可能低至0.1 Hz。这意味着你需要一个能够在时空中观察微小闪烁的系统,其距离可达一百万英里,而不受地震,热量或地面活动的干扰。这不会发生在地球上。

爱因斯坦在发展相对论时预测了引力波的存在。 “一个世纪之后,我们在这里为太空中第一个大型引力波天文台铺平了道路,”欧空局科学理事会协调办公室主任法比奥法瓦塔周二在新闻发布会上对记者说。由于引力波不受阻碍地穿过宇宙,它们为科学家提供了一个透明世界的宇宙观。 Favata将引力波比作森林的声音,这些声音提供了树木植物密集丛林之间存在的线索 - 听到但看不见。用于寻找引力波的仪器是帮助我们收听这些声音的麦克风。

引力波到底有助于向我们展示宇宙?虽然希望这些信号可以帮助我们更好地表征银河系区域的恒星种群,但主要优势在于有助于更好地了解黑洞。捕获附近的一切,包括光线,黑洞都是一种极其神秘的现象,天体物理学家对此知之甚少。引力波最终可以提供我们所需的信息,以便更全面地了解黑洞的外观,行为方式,演变方式等。

这就是为什么LISA Pathfinder任务的最新成果如此重要。在一个理想的情况下,科学家们会通过将两个或多个物体发射到太空并将它们分开数十万甚至数百万英里来探测太空中的引力波,并在那些能够捕获非常微弱信号的物体之间发射激光。像引力波一样。

像这样的项目需要大量的时间和资源,所以在实际开始实验之前,你需要首先证明这个概念。欧洲宇航局的科学家基本上将这个概念缩小为一个航天器--LISA Pathfinder。航天器内包含两个2千克的金铂质量块,它们于2月份被释放到真空室中,从3月1日开始运行的第一天。物体彼此太靠近,无法测量引力波但是LISA Pathfinder环境确实允许科学家确定这些物体是否有可能实现完全自由落体,其中它们的运动仅受重力控制。大型天文台需要同样的验证 - 外部力量不会对物体产生过度的重力影响。

LISA Pathfinder使用激光干涉仪测量了两个物体之间的相对加速度,该干涉仪可以检测到低于地球十亿分之一十亿分之一重力加速度的变化 - 这相当于地球上病毒的重量。这就是更加疯狂的事情:航天器测量的干扰“噪音”比ESA科学家预期的低100倍。测量真正的自由落体的能力是在外层空间进行大规模引力波研究的一个重要里程碑,现在将LISA项目放在一条较短的道路上,朝着建造和发射引力波天文台的最终目标迈进。

欧洲航天局提出了一个2034年的大型引力波天文台发射年。激光器将测量以三角形方式容纳的三个航天器中由数百万英里隔开的物体的波动。

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