展望未来
LIGO和处女座探测器预计将在2022年6月后开始第四次科学运行 , 届时日本的KAGRA探测器将正式加入全球观测 , 并实现相当的灵敏度 。此外 , 印度的LIGO-印度探测器也将在几年内投入运行 。这些探测器将在2025年左右达到设计灵敏度 。粗略估计 , 2025年前后的引力波事件样本将包括500例双黑洞合并 , 50例双中子星合并 , 50例中子星-黑洞合并 。
从2025年到2030年 , LIGO探测器将进一步升级 , 灵敏度将提高2-4倍 。除了已知的致密双星合并事件 , 地面引力波探测器还可能在未来10年内实现新的突破 , 发现新类型的引力波 , 包括随机引力波背景、连续引力波、引力波爆发甚至之前未知的引力波源 。
2035年后 , 地面引力波探测将进入“第三代”探测器时代 。目前已有的计划有美国的宇宙探索者和欧洲的“爱因斯坦望远镜” 。这些探测器将实现超高灵敏度 , 可以探测宇宙中几乎所有的双黑洞并合事件和大部分双中子星并合事件 。
图4 。计划中的第三代地基引力波探测器概念图 。上图为宇宙探索者 , L型探测器 , 臂长40公里(图片来源:https://co icexplorer.org/) , 下图为爱因斯坦望远镜 , 臂长10公里的三角形探测器(图片来源:ET设计研究团队) 。
在引力谱的其他频段 , 国际脉冲星计时阵列项目已经积累了十几年的高精度数据 , 预计在未来几年内 , 将打开纳赫兹引力波的观测窗口 , 发现星系中心的超大质量黑洞 。与此同时 , 国内外的空引力波探测计划也在逐步推进 , 有望在2035年左右创建毫赫兹引力波天文学 。此外 , 基于宇宙微波背景辐射测量的原始引力波探测已经开展多年 。因此 , 或许在不久的将来 , 人类将进入多波段引力波和多信使天文学的新时代 。
1922年 , 爱丁顿爵士开玩笑说“引力波以思想的速度传播” 。如今 , 在引力波这一历史性发现公布五年后 , 我们知道引力波确实以光速传播 , 同时也让我们以一种全新的方式“聆听”遥远宇宙的奥秘 。
作者简介:朱兴江 , 现为澳大利亚莫纳什大学研究员 , 2015年毕业于西澳大学物理系 。自2012年以来 , 他一直是LIGO科学合作组织的成员 。主要研究方向包括:脉冲星、致密双星系统的形成、寻找超大质量双黑洞和随机引力波背景 。
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