如何探测宇宙引力波(3),天文学论文

　　5国外引力波探测现状
　　
　　目前引力波探测器主要基于迈克尔逊激光干涉仪，分为地面探测实验和空间探测实验。第1代地面激光干涉引力波探测实验包括：日本的TAMA项目[5]（臂长300 m），英德合作的GEO项目[6]（臂长600 m），意大利的Virgo项目[7]（臂长3km），美国华盛顿州和路易斯安那州的LIGO[8]（其中2个臂长4 km,1个臂长2 km）。LIGO探测器的最敏感的频率为150Hz（图6）。后来，LIGO和Virgo做了升级，提高了探测的敏感度 ,更名为高级LIGO（Advanced LIGO）[9]和高级Virgo（Advanced Virgo）[10],成为第2代地面激光干涉实验装置；同时，日本也正在建造一个臂长3公里的地下神岗引力波望远镜（KAGRA）[11],该项目以前叫大尺度低温引力波望远镜（LCGT）。印度也正在建造引力波探测器（LIGO-India）。目前，LIGO已经开始设想建造第三代低温引力波探测器，欧洲也计划在地下建造爱因斯坦望远镜，边长为10 km的三角形，采用低温探测器[12].
　　

　　
　　在地球上很难探测低于1 Hz的引力波，因为在该频段地球的引力成为了噪音源，因此，探测更低频率的引力波需要把激光干涉仪放入太空中。欧洲航天局开始了激光干涉空间天线（LISA）项目，发射3颗卫星，组成一个边长为500万km的巨大三角形，它们之间以激光束相连，在太空中进行观测（图7）。由于经费问题，推出了一个缩小版的e LISA项目[13].2015年12月3日，LISA探路者卫星发射，以检验e LISA项目涉及的关键技术，e LISA卫星计划2034年发射。日本科学家提出了DECIGO计划，拟开展空间引力波探测。
　　

　　
　　除了激光干涉探测实验外，脉冲星计时阵列也可以用来探测引力波，尤其是几个纳赫兹的超低频引力波（图6）。目前国际上有3个研究组，澳大利亚的帕克斯脉冲星计时阵列（PPTA）[14],英国、法国、荷兰和意大利合作的欧洲脉冲星计时阵列（EPTA）[15],美国和加拿大合作的北美纳赫兹引力波天文台（NANOGrav）[16].
　　
　　6国内“天琴计划”、“阿里计划”、“空间太极计划”相继启动
　　
　　目前，中国主要有两大空间引力波探测项目，一个是中国科学院的“空间太极计划”,另一个是中山大学的“天琴计划”,这两个项目都处在预研阶段，主要科学目标是观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的低频引力波辐射。对于原初引力波的探测，中国科学家提出了“阿里计划”.
　　