不久以后,物理学家将继续对天体物理学“怪物”——黑洞和中子星碰撞产生的引力波进行探测。但是,3个探测器之一、位于意大利的室女座探测器(Virgo)目前却遇到了技术问题,将延迟其重新启动的时间。3年前,所有探测设施为了维护和升级而关闭。而在接下来的几个月里,将只有美国路易斯安那州和华盛顿州激光干涉引力波天文台 (LIGO)的两个探测器接受数据,这使得在太空中精确定位信号源变得更加困难。
意大利国家核物理研究所(INFN)物理学家、Virgo的调试协调员Fiodor Sorrentino说,问题似乎不是来自于升级,而是产生噪声的旧部件,这些噪声会淹没许多信号。
2015年,LIGO首次探测到两个巨大的黑洞相互旋转合并时产生的涟漪。两年后,LIGO和Virgo在附近发现了两颗中子星的合并。迄今为止,这3个探测器已经记录了90多次黑洞合并和两次中子星合并。
每个探测器都是一个巨大的L形光学装置,称为干涉仪。镜子悬挂于干涉仪每条臂的两端,激光在镜子之间反射。整个装置处于真空室中,一个精心设计的悬挂系统支撑着每面镜子。
Virgo的问题似乎出现在悬挂系统和镜子上。
每面重达40公斤的镜子挂在一对薄玻璃纤维上。2022年11月,支撑一面镜子的纤维断裂。Sorrentino说,虽然镜子下降的距离很小,但震动似乎使附着在镜子上用于固定它的4块磁铁中的一块松动了。磁铁的运动使玻璃产生了振动。此外,另一条臂上的一面镜子在2017年遭遇了类似的情况,现在看来,其内部似乎有一个小裂缝。
INFN的物理学家Gianluca Gemme说,这些问题直到最近才变得明显起来。研究人员要打开真空室,从一面镜子上取下松动的磁铁,并更换另一面镜子。 Gemme说,这项工作应该会在7月之前完成。“如果一切顺利,没有额外的隐藏噪声源,Virgo应该能够在秋天加入LIGO。”Gemme说。
威斯康星大学密尔沃基分校天体物理学家Patrick Brady说,两个LIGO探测器运行良好,应该为5月24日的重启做好了准备。但Virgo的暂时缺席将限制科学研究的开展。3个探测器可以精确定位天空中的信号源,误差在几十平方度以内。如果是两个,定位会变得不精准。
但Brady说,即使只有LIGO,长达18个月的运行也应该产生大量的科学成果。LIGO探测器的灵敏度已经比以前提高了30%,每2至3天就能发现一次黑洞合并。在这样的情况下,科学家应该能确定黑洞质量的分布,并有可能揭示不寻常的合并,比如向不同方向旋转的黑洞之间的合并。这些信息有助于揭示黑洞对是如何形成的。
[来源:中国科学报]
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