引力波探测相关研究综述(3),天文学论文

　　五、引力波天文学
　　
　　不同的引力波源所释放的引力波不同，反过来讲，引力波携带着引力波源的信息。所以人们可以通过引力波探测实现对天体的观测，这就是引力波天文学。当然，真正意义的引力波天文学只有在引力波探测实现以后才会到来。根据当前Advanced LIGO的发展进度，我们可以相信人们可以在接下来的几年时间内实现这个梦想。
　　
　　引力波的数据处理包括无模型处理和模型化处理。前述的匹配滤波方法是典型的模型化处理方法。两种方法都可以提取相应的波源信息。但从前面对匹配滤波方法的描述可知，模型化处理方法具有更高的引力波探测能力。同时，模型化处理在波源信息提取方面更具有系统性。下面我们以匹配滤波法为例简述通过引力波探测提取波源信息的过程。对于某类确定的引力波源，比如说双黑洞系统，它将涉及若干的系统参数，如双黑洞系统的黑洞质量、黑洞自旋、轨道偏心率等。我们记这些参数为p,通过理论建模可以得到引力波波形h（p;t）。假设探测器给出测量数据s（t），探测器的噪声功率谱为S（f）。由此我们可以计算
　　

　　
　　其中上横线表示复数共轭，h（p;f）和s（f）分别是h（p;t）和s（t）的傅里叶变换。Re表示取实部。maxp表示对所有可能p取最大值。ρ是匹配滤波以后的信噪比（SNR）。当SNR足够大时，就意味着探测到信号h（p0;f），其中p0是（5）式取得最大值时对应的p,也就是所测波源的参数。以这种方式，人们就完成了对引力波源信息的提取。在此，我们再一次看到引力波波源理论建模的重要性。它不仅可以很大程度上提高引力波探测能力，而且它还是引力波天文学实现波源信息提取的理论基础。
　　
　　六、总结与展望
　　
　　引力波作为广义相对论的理论预言，一开始就带着神秘色彩。人们，包括爱因斯坦本人，经过长时间的理论探讨，直到1962年才由邦迪等人从理论上彻底弄清引力波的存在性。1993年泰勒和赫尔斯对双星系统PSR1913+16的观测从实验层面给出引力波存在的证据。但直到现在引力波仍然躲在人们的视线之外。它的神秘和魅力引导科学家们不断地追求。等到它的神秘面纱被揭开的时刻，全新的引力波天文学就将开启。到时，引力波会向人类打开观测宇宙的一扇全新窗户。联合目前的电磁波天文学，丰富多彩的多信道天文学即将展现在人们的面前。可以预期，届时人类将观测到许许多多的全新物理现象和天文现象。