通過觀測引力波了解早期宇宙演化信息

    位于美國的激光干涉儀引力波觀測臺(tái)（LIGO）在引力波觀測上接連取得成功，那么，中國還需要投入龐大資金進(jìn)行引力波探測計(jì)劃嗎？空間引力波探測計(jì)劃“太極計(jì)劃”主要召集人之一、中國科學(xué)院大學(xué)副校長吳岳良院士的回答很堅(jiān)決：“需要。因?yàn)槲覀兊目茖W(xué)目標(biāo)不一樣，我們希望發(fā)現(xiàn)的是中低頻段的引力波信號(hào)，它們帶著宇宙演化早期的信息。”

　　吳岳良介紹，LIGO的設(shè)計(jì)性能對(duì)高頻段引力波信號(hào)比較靈敏，而“太極計(jì)劃”將聚焦中低頻段的引力波信號(hào)。“高頻段引力波信號(hào)多是由小黑洞并合等事件產(chǎn)生的”，小黑洞是恒星“死亡”后迅速坍塌形成的，從宇宙演化的時(shí)間尺度而言，都是“近期”發(fā)生的事件。

　　吳岳良說：“‘太極計(jì)劃’想要探測的是中低頻段的引力波信號(hào)，這些信號(hào)可能由大質(zhì)量或中等質(zhì)量黑洞并合產(chǎn)生，而大質(zhì)量、中等質(zhì)量黑洞在宇宙演化早期就已經(jīng)形成了，通過觀測它們，我們能了解到宇宙早期的情況。”

　　吳岳良介紹，與其他計(jì)劃中的引力波探測計(jì)劃相比，“太極計(jì)劃”能更大程度地保證實(shí)驗(yàn)的精確性和技術(shù)的可操作性——“太極計(jì)劃”是將三顆衛(wèi)星發(fā)射到太陽軌道上，在位于偏離地球—太陽方向約18~20度的位置進(jìn)行繞日運(yùn)動(dòng)。

　　吳岳良說：“比如，如果衛(wèi)星是繞地球轉(zhuǎn)，那就不可避免地因?yàn)榕c太陽距離不同的關(guān)系產(chǎn)生溫度差，這對(duì)衛(wèi)星探測到的信號(hào)精度有很大影響。而在太陽軌道，就能保持溫度穩(wěn)定。”而繞地飛行由于衛(wèi)星間激光干涉臂長在十萬公里級(jí)，因此激光干涉的精度需達(dá)到0.1皮米，“在目前的技術(shù)手段下，要想達(dá)到這樣的目標(biāo)實(shí)在是太困難了”。但在太陽軌道，衛(wèi)星間干涉臂長可到幾百萬公里，達(dá)到相同的精度，激光干涉只要達(dá)到幾個(gè)皮米就可以了，“在技術(shù)上更容易實(shí)現(xiàn)”。同時(shí)，繞日運(yùn)行可以避開地球重力場的影響。

　　吳岳良透露，目前“太極計(jì)劃”正在進(jìn)行國家立項(xiàng)討論，“LIGO的成功對(duì)我們是一種促進(jìn)，我們將加快推動(dòng)‘太極計(jì)劃’的進(jìn)程”。

　　（記者 齊芳）