據(jù)美國物理學家組織網(wǎng)報道,近日,一個國際科學家團隊通過分析高新激光干涉儀引力波天文臺(Advanced LIGO)觀測獲得的數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)了迄今最大的黑洞合并事件和另外三起黑洞合并事件產(chǎn)生的引力波。最大黑洞合并成了一個約為太陽80倍大小的新黑洞,也是迄今距離地球最遠的黑洞合并。
近期,由澳大利亞國立大學(ANU)廣義相對論和數(shù)據(jù)分析小組負責人蘇珊·斯科特領導的團隊探測到,迄今最大黑洞合并事件發(fā)生在2017年7月29日,發(fā)生地距我們約90億光年。斯科特說:“此外,在所有觀察到的黑洞合并中,此次的黑洞旋轉(zhuǎn)速度最快,距離地球也最遠。”另外三起黑洞合并事件發(fā)生于2017年8月9日至23日期間,與地球的距離為30億至60億光年,產(chǎn)生黑洞的大小為太陽的56倍至66倍。
研究人員計劃不斷改進引力波探測器,以便能在更遙遠的深空中進一步發(fā)現(xiàn)災難性事件。其實,自2017年8月第二次觀測運行結(jié)束以來,科學家們一直在升級LIGO和歐洲的“處女座”(Virgo)引力波探測器,使其更加靈敏。斯科特說:“這意味著從明年初開始的第三次觀測運行中,我們將能探測到更遙遠太空中發(fā)生的事件,發(fā)現(xiàn)來自宇宙中新的未知來源的引力波。”
精度最高的探測儀器LIGO,你了解多少?
LIGO,Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,中文意思是激光干涉引力波觀測站。LIGO 系統(tǒng)擁有兩臺聯(lián)合運作的設備,一臺在華盛頓的漢福德,另一臺在路易斯安那州的利文斯頓。由于引力波不會在電磁波譜上留下線索,無法被看到,因此 LIGO 主要目標是“聆聽”宇宙的聲音,獲得引力波存在的證據(jù)。
圖片來源:網(wǎng)絡
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每臺 LIGO 設備會在超高真空腔中發(fā)出激光,并將激光一分為二,然后將兩束激光分別發(fā)送到相互垂直的兩個 2.5 英里長的激光臂。激光束隨后被激光臂盡頭的鏡子反射回來。
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當引力波經(jīng)過時,這一區(qū)域的時空會發(fā)生改變,導致兩個激光臂之間產(chǎn)生細小的相對運動,這個細微的變化近似于一個質(zhì)子直徑的萬分之一。這會改變射入到接收光學系統(tǒng)的返回光的相對相位,將光釋放到光學傳感器,從而形成可測量的信號或嘈聲。
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LIGO的這套設備堪稱是人類史最精密的儀器。舉個例子,把地球上所有沙灘的所有沙子聚集在一起用LIGO測量,如果有一粒沙子發(fā)生移動,LIGO都能探測的到。這就是 LIGO,它已達到了這樣不可思議的精確,所以當它直接探測到引力波時,人類對宇宙的認識也進入了一個新的階段。
LIGO,ADI inside
Scott Wurcer,ADI 精密放大器領域的設計專家,他設計的芯片被用于各行各業(yè)的精密產(chǎn)品中。Wucer 曾說,他最引以為豪的客戶產(chǎn)品是一個科研項目—— LIGO。
LIGO 采用了ADI 的大量集成技術(shù)。這些技術(shù)無一不體現(xiàn)出 ADI 對精密技術(shù)的承諾——滿足當下對精密指標的要求,并推動未來精密工程領域的創(chuàng)新及關鍵應用的實現(xiàn)。
除了預測和補償所有其他可能的環(huán)境噪聲源,LIGO 還要求他們的激光振幅必須保持在超穩(wěn)定狀態(tài),振幅變化在約100赫茲載波位移下不得高于2x10-9。激光不可能直接做到這些,LIGO 團隊需使用+反饋系統(tǒng)來測量光輸出并控制振幅。這需要具有特定性能的超低噪聲放大器。LIGO 的科學小組為選擇最佳解決方案而進行了廣泛審核,最終,他們選擇了 ADI 的 AD797 運算放大器。
為穩(wěn)定激光頻率,LIGO 團隊使用 ADI 的 AD590 高精度溫度傳感器來測量容納激光的玻璃真空室的平均溫度。
雖然激光的原始輸出是標準的,但它會在激光臂的諧振腔內(nèi)快速增加到數(shù)千瓦。這產(chǎn)生的力量足以在玻璃鏡子中形成聲共振,因此,LIGO 使用 ADA4700 高壓運算放大器來驅(qū)動靜電激勵器,靜電激勵器會主動使鏡子減幅并保持一致。
另一個 ADI 器件 AD736 RMS-DC轉(zhuǎn)換器用于測量輸送到螺線管的能量,螺線管用于驅(qū)動 LIGO 的鏡懸掛系統(tǒng),并完成任何需要的傾斜、俯仰和偏航。
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原文標題:LIGO再創(chuàng)歷史!發(fā)現(xiàn)迄今為止距離地球最遠的黑洞合并
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