科学家提议利用月球轨道作为强大的新引力波探测器

导读：利用地球和月球之间的距离变化，在现有设备无法探测的频率范围内，作为一个新的引力波探测器。

来自西班牙巴塞罗那自治大学（UAB）、西班牙高能物理研究所(IFAE)和伦敦大学学院（UCL）的研究人员提议利用地球和月球之间的距离变化，在现有设备无法探测的频率范围内，作为一个新的引力波探测器。这项研究可能为探测来自早期宇宙的信号铺平道路，最近已发表在《物理评论快报》上。

引力波是爱因斯坦在20世纪初预测的，并在2015年首次探测到，是宇宙中发生的最激烈过程的新“信使”。引力波探测器扫描不同的频率范围，类似于在调谐无线电台时移动表盘。然而，有些频率是目前的设备无法覆盖的，而这些频率可能隐藏着对理解宇宙至关重要的信号。一个特别的例子可以在微赫兹波中看到，它可能在我们的宇宙之初就已经产生了，甚至今天最先进的技术也几乎看不到。

在最近发表在著名期刊《物理评论快报》上的一篇文章中，来自UAB物理系和IFAE的研究人员Diego Blas和来自UCL的Alexander Jenkins指出，在我们周围的环境中存在一个天然的引力波探测器：地月系统。不断冲击这个系统的引力波在月球的轨道上产生微小的偏差。尽管这些偏差是微小的，但Blas和 Jenkins计划利用这样一个事实，即月球的确切位置最多只有一厘米的误差，这要归功于使用从不同天文台发出的激光，这些激光不断地反射到阿波罗太空任务和其他任务留在月球表面的镜子上。这种令人难以置信的精确度，最多只有十亿分之一的误差，是可能使古代引力波引起的小干扰被探测到的原因。月球的轨道大约持续28天，当涉及到研究人员感兴趣的频率范围--微赫兹时，这就转化为一种特别相关的敏感性。

同样地，他们还提议利用宇宙中其他双星系统可能提供的信息作为引力波探测器。这就是分布在整个银河系的脉冲星双星系统的情况，在这些系统中，脉冲星的辐射束能够以令人难以置信的精度（精度为百万分之一）获得这些恒星的轨道。鉴于这些轨道大约持续20天，微赫兹频率范围内的引力波的通过对它们的影响特别大。Blas和 Jenkins得出结论，这些系统也可以成为这些类型引力波的潜在探测器。

有了这些微赫兹频率范围内的 “天然探测器”，Blas和 Jenkins能够提出一种研究遥远宇宙所发射的引力波的新形式。具体来说，那些由可能存在的早期宇宙高能量阶段的过渡产生的，在许多模型中常见。

“最有趣的也许是，这种方法补充了未来欧空局/美国宇航局的任务，如LISA，以及参与平方公里阵列射电望远镜（SKA）项目的观测站，以达到从nanohertz（SKA）到 centihertz（LIGO/VIRGO）频率范围的几乎全部引力波的覆盖。”Diego Blas解释说：“这种覆盖对于获得宇宙演化的精确图像以及它的构成至关重要。覆盖微赫兹频率范围是一个挑战，现在可能是可行的，不需要建造新的探测器，只需要观察我们已经知道的系统的轨道。宇宙的基本方面和更平凡的天体之间的这种联系特别吸引人，最终可能会导致探测到我们所见过的最早的信号，从而改变我们对宇宙的认识。