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  • QTT:加速中国引力波探测的利器

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2019-12-13

    作者:彭克峰资料来源:中国科学新闻,发布日期:2016/6/14 8:442336042

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    QTT:夏普工具加速中国引力波探测

    ■近日,LIGO作为人类首次直接探测引力波,仍在新闻中引起涟漪。中国科学家在寻找引力波时在做什么?中国科学院的科研人员能做什么?

    近日,中国科学院新疆天文台台长兼“973”项目首席科学家王娜告诉记者《中国科学报》,我们已经进入引力波天文学的时代,但像传统的利用全波带的电磁波方法一样,完全打开引力波窗口可能需要几十年甚至更长时间。

    王娜告诉记者,由中国科学院和新疆维吾尔自治区在过去十年共同推动的110米直径全移动射电望远镜(QTT)项目的主要科学目标之一是通过脉冲星计时探测引力波。“目前,QTT的科学目标基本成熟,关键技术研究基本成熟。我们完全有能力将QTT建设成为国际一流的科研设备,支持中国天文学家在引力波探测方面取得显着成果”。

    王娜认为,根据引力波的频率和探测目标的来源,目前有三种探测引力波的方法。它们是:测量宇宙微波背景,例如使用宇宙银河外偏振背景成像仪(BICEP);脉冲星计时阵列测量依赖于大口径射电望远镜。依靠空间和地面激光干涉仪测量,如LIGO。

    脉冲星时间阵列(PTA)旨在探测长期持续的引力波信号。它的主要观察对象是星系中超大质量双黑洞、宇宙浪涌残余物和宇宙弦合并产生的引力波。该方法探测到的引力波振幅较大,持续时间较长,探测距离较长,能够直接探测到传统电磁波手段无法观测到的宇宙。这为理解早期宇宙的性质和结构形成提供了重要的观测数据。

    此外,基于脉冲星计时阵列的引力波探测技术可以直接测量引力波的偏振特性和引力波速度,为在引力波辐射区域测试引力波理论提供了可能,这是目前脉冲星计时阵列相对于其他引力波探测的重要优势。

    “可以说,基于脉冲星计时阵列的引力波探测技术是对LIGO等项目的重要补充和有力竞争,是未来建立全波段引力波天文学的唯一途径,也是探索相互作用基本规律的利器。”王娜说。

    王娜进一步指出,目前正在进行的QTT项目对于最终获得大量优秀的探测数据和引力波研究成果非常重要。QTT的完全移动特性不仅可以观测到更多的脉冲星,而且可以进行更长时间的连续观测。更重要的是,QTT的高频观测可以很大程度上避免星际介质对精确时间测量的影响。

    目前,中国对引力波的研究已经进行了30多年。然而,令人遗憾的是,我国尚未建立自己的引力波探测系统或装置。

    中国在射电天文学领域研究引力波有一定的基础。其中,新疆天文台脉冲星小组一直与澳大利亚、美国、欧洲和中国的引力波研究团队密切沟通,利用脉冲星计时数据进行引力波探测研究,并加入了许多国际引力波探测研究项目。

    早在2006年,新疆天文台就与澳大利亚国家天文台和英国焦德雷尔银行天文台签署了“澳大利亚-英国-中国脉冲星全球监测协议”,并通过该协议加入了全球脉冲星计时阵列(IPTA)合作。

    王娜认为,目前,500米球形射电望远镜即将在贵州关闭。未来,QTT和FAST将推动我国成为一个天文大国。与美国现有的PPTA、EPTA和纳赫茨引力波项目相比,QTT和法斯特将共同提高至少3倍的灵敏度。只要我们充分利用FAST和QTT的优势,推进中国脉冲星计时阵列(CPTA)计划,推动我国天文学研究开启引力波时代,我们就有望在未来实现重大科学突破。

    “目前,欧美已经建成100米级全移动射电望远镜,与中国相比还有很大差距。QTT的建设目标是瞄准世界先进水平,为中国射电天文学设备进入世界前沿做出贡献,推动相关高技术发展,支持射电天文学前沿突破。”王娜说。

    《中国科学报》 (2016-06-14第四版综合)

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