2015年，人類首次直接探測到雙黑洞并合引力波事件。據《自然》近日報道，在這一歷史性發現十周年之際，物理學家表示，盡管此后又觀測到數百次時空漣漪，但這項研究才剛剛起步。
2015年9月14日，位于美國華盛頓州漢福德和路易斯安那州利文斯頓的激光干涉引力波天文臺（LIGO）的兩個設施探測到時空中漣漪的傳遞，這些漣漪起源于10多億年前兩個黑洞的合并。
這一里程碑的達成，經歷了40多年的技術突破和實驗手段改進。如今，觀測到這樣的黑洞“雙星”已變得司空見慣。在過去10年里，LIGO探測器及其姐妹天文臺（位于意大利的Virgo和日本的KAGRA）的靈敏度大約提高了一倍，這使它們能夠監測的宇宙范圍變為原來的兩倍，其中包含的星系數量約是原來的8倍。
“我們現在平均3天就能觀測到一對黑洞，這讓我感到非常驚訝。”美國加州理工學院物理學家、LIGO天文臺長期主任David Reitze表示，“未來情況只會越來越好。”
未來10年，美國和歐洲的研究團隊都希望建造更大的天文臺，以探測來自可觀測宇宙任何角落的引力波。
美國引力波研究人員計劃建造“宇宙探索者”（CE）探測器，這是類似LIGO的干涉儀，但其L形臂長度是LIGO的10倍，延伸達40公里。若按計劃建成并運行，CE每年可探測10萬次黑洞合并事件，基本能覆蓋可觀測宇宙中所有的黑洞合并現象。
美國錫拉丘茲大學物理學家Stefan Ballmer說，CE每年還會捕捉到超百萬次的中子星合并事件，頻率高達幾秒一次。
與此同時，一項名為“LIGO A#”的升級計劃有望在本世紀30年代初將現有觀測靈敏度提高一倍以上，并將有助于測試最終應用于CE的前沿技術。改進措施包括提高干涉儀臂中激光器的功率。LIGO團隊還計劃在這些臂的末端安裝更重、更穩定、反射率更高的懸掛鏡。干涉儀通過測量激光在鏡面之間往返所需時間的微小變化來探測引力波。
在歐洲，物理學家正致力于開發一款干涉儀“繼任者”——愛因斯坦望遠鏡（ET）。ET將采用全新設計：其L形臂將彎曲成更銳利的60度角，重疊形成一個等邊三角形。盡管ET10公里的臂長比CE的短，但它擁有兩大顯著優勢。首先，它將建于地下200多米深處；其次，每條臂端部的反射鏡將被冷卻至略高于絕對零度的溫度。
愛因斯坦望遠鏡藝術圖。圖片來源：Marco Kraan這兩個特點都將減少低頻背景噪聲。CE的優化頻段與LIGO大致相同，約為10至1000赫茲，而ET的目標是將低頻極限下探至1赫茲，從而使其能夠探測到更大質量黑洞的合并事件。
迄今為止，歐洲各國政府對ET提案的反應令人鼓舞。意大利已承諾，如果該設施建在撒丁島，將投入超過10億歐元的建設資金。比利時和荷蘭也為其邊境地區馬斯特里赫特附近的一個候選地點提供了類似數額的資金。德國政府也提出了另一個候選地點，位于德國東部的薩克森州。每個候選區域的可行性調查正在進行中，至少還有其他5個歐洲國家正在參與談判。但是，在2027年之前，不太可能決定是否以及在哪里建造ET——包括能否分建在兩個地點。
本文鏈接：引力波歷史性發現迎來十周年http://m.sq15.cn/show-11-26127-0.html
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