天基引力波观测站LISA获得批准

感谢欧洲航天局，研究引力波的科学刚刚得到了巨大的推动。其科学计划委员会刚刚批准了激光干涉仪空间天线(被亲切地称为LISA)进行正式规划和建设。这意味着引力波天文学家将采取下一步措施从太空捕获有关引力波的信息。

LISA——或者类似的东西——自20世纪80年代以来就一直在设计之中。目前的LISA天文台是在大约十年后提出的，科学家们执行了一项“探路任务”来测试其主要设计。现在，它将成为一套成熟的三艘航天器，将于2035年发射，并将彻底改变引力波研究。

该航天器星座将机动到类地日心轨道上的三个不同位置。本质上，它们将形成一个三角形，通过激光束连接在一起，每束激光束将射过250万公里的空间。这些光束将成为主要的引力波探测器。当波经过时，它会改变每个激光“臂”的长度。

船上的精密仪器将记录这些变化并将数据发送回地球进行分析。每条臂长度的差异变化将告诉科学家有关碰撞产生波的物体的重要信息。如果一切顺利，LISA将成为第一个专门致力于时空结构中这些涟漪的天基观测站。

推进LISA的决定是一个称为“采用”的正式步骤。它基本上表明该任务的技术、概念和时间表都很好。这使得该机构能够继续建造航天器及其仪器。从那时起，该机构现在可以自由地征求和选择制造承包商。设计和组装过程最早可能于2025年1月开始。

首席项目科学家NoraLützgendorf表示，LISA的开发并不容易。“LISA是一项以前从未尝试过的尝试，”她说。“使用几公里距离上的激光束，地面仪器可以探测来自涉及恒星大小物体的事件的引力波，例如超新星爆炸或高密度恒星与恒星质量黑洞的合并。引力研究我们必须去太空。由于LISA上激光信号传播的距离很远，以及其仪器的卓越稳定性，我们将探测比地球上可能的频率更低的引力波，揭示不同规模的事件，一路回到黎明时分。”

当然，太空对航天器的任务提出了独特的挑战。在这方面，LISA面临着LIGO和其他公司在实地遇到的一些类似问题。例如，重型卡车行驶时产生的地面隆隆声会干扰LIGO仪器。这意味着科学家必须过滤掉任何非引力波干扰。

幸运的是，太空中没有卡车，但LISA将面临一些非引力波力，例如光压和太阳风。科学家们将通过一些非常巧妙的航天器设计来绕过这些问题。这三艘飞船都将配备望远镜、激光器以及由镀金和铂金制成的测试质量。

为了保护测试质量免受外部影响(可以“推动”质量)，它们将在航天器内自由漂浮。飞船的外壳会吸收外界的影响。推进器将调整航天器的位置，并防止质量体经历除目标引力波之外的任何东西。结果应该是非常“干净”地捕获来自宇宙中遥远物体和事件的引力波数据。

LISA的引力波目标

这项复杂的任务应该能够捕捉到巨大物体碰撞时产生的时空涟漪。这包括星系中心超大质量黑洞的合并。在我们自己的星系中，LISA应该能够探测到白矮星或中子星的合并。它的数据应该为天文学家提供有关这些事件的距离甚至它们的位置的精确信息。

LISA项目科学家奥利弗·詹里奇(OliverJennrich)表示：“几个世纪以来，我们一直通过捕获光来研究宇宙。将其与引力波探测相结合，为我们对宇宙的感知带来了一个全新的维度。”“如果我们想象，到目前为止，通过我们的天体物理学任务，我们一直在像一部无声电影一样观察宇宙，那么用LISA捕捉时空的涟漪将是一个真正的游戏规则改变者，就像将声音添加到电影中一样。”

LISA可以实现的一个非常令人兴奋的可能性是检测大爆炸发生后的第一秒。这是因为该重大事件产生的引力波将携带距离和强度信息。不仅如此，LISA数据还将帮助天文学家测量宇宙随时间的膨胀率。如果这一切成为现实，将证明引力波作为测量宇宙事物的独特方法的有用性。