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中國參與國際探測宇宙前沿計劃
宇宙有“漣漪”——這種類似聲音的引力波,可以被“聽”見,然而目前,人類在宇宙的這些“聲音”面前幾乎是“聾子”。宇宙暗藏了很多很多的能量,在這些暗能量的驅使下加速膨脹——在宇宙中設一些“路標”,你會發現,離我們越遠的恆星,正以越大的速度背離我們而去。

昨晚舉辦的第89期新民科學咖啡館,帶領上海市民“聆聽”了宇宙的“聲音”,“體會”了暗能量的存在。主講嘉賓透露,在探測引力波和暗能量的宇宙探索計劃中,都有中國天文學家的參與。

  “聆聽”宇宙的“漣漪”

看似平靜的宇宙,實際暗“波”湧動:引力波無時無刻不因為天體的旋轉、爆炸、相撞等活動而釋放,並不斷在宇宙裡“蕩漾”開去。引力波被喻為宇宙初生的“啼哭”,可助科學家探測時間的起點和終點——宇宙大爆炸和黑洞等謎團,被視作探索宇宙的新探針。

1918年,愛因斯坦在廣義相對論裡預測了引力波的存在。近百年裡,世界各國的科學家嘗試著去捕捉這陣陣宇宙的“漣漪”,但由於引力波實在太微弱,只有超新星爆炸或相撞等大事件產生的振幅才有被人類勉強觀測到的可能,科學家至今仍未有收穫。

不過,在超級計算機的幫助下,科學家們已計算出兩顆超新星旋轉相撞過程中引力波的波頻變化,並將其轉換成聲波模擬出來。昨晚,南半球大型國際引力波干涉儀的主要籌建人、西澳大利亞大學物理系國際引力中心主任大衛·布萊爾教授為大家“播放”了宇宙“漣漪”的音效:“像不像森林中的鳥鳴?它其實是黑洞產生過程中釋放的引力波。如果能探測到這些引力波,我們就能推算出黑洞離地球有多遠。”

想要成功捕獲引力波,需要在地球上建立數量更多、分佈更廣、靈敏度更高的探測儀。據布萊爾教授透露,一項有中國科學家參與的南半球大型國際引力波干涉儀項目已在澳大利亞的珀斯啟動,日本也正計劃建造引力波干涉儀。它們將和現有的三座干涉儀攜手組成國際引力波干涉儀探測網,提高捕獲引力波的成功率。布萊爾說,該探測網預計將在7~8年內建成,干涉儀的靈敏度也計劃提高100倍,屆時人類探測引力波的能力將由現在的20年一次提高到1週一次。

 尋覓隱藏的能量

夜空裡閃爍的星星,只佔宇宙密度的4%。剩餘的96%都是看不見摸不著的東西,被科學家稱為宇宙的暗物質和暗能量。教育部長江學者特聘教授、北京師範大學教授朱宗宏表示,暗能量或許還是導致宇宙加速膨脹的“元兇”,但很難被直接觀測到。為了進一步研究暗能量的理論模型,他和同事們需要獲得上百萬個星系的光譜。據介紹,世界上最大的大視場望遠鏡、我國重大科學工程項目——LAMOST去年已在河北興隆落成,它每次能攝得4000張星雲光譜圖。今年在貴州開建的全球最大射電望遠鏡——FAST,也將擔負研究暗能量的使命。

我國還計劃在位於南極冰蓋制高點“冰穹A”的崑崙站建設天文台。據朱宗宏介紹,冰穹A的天文觀測條件堪比空間環境,不會受到大氣擾動的影響,是絕好的天文台址,能與全球最先進的暗能量探測項目相媲美。據悉,崑崙站目前已建有部分天文觀測設備,剛啟程的我國第26次還將在冰穹A安裝亞毫米波光譜儀等更多天文觀測設備,著手開展施密特望遠鏡陣的地基準備工作,並繼續積累觀測數據,以證實冰穹A是地球上最理想的天文觀測地。
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