據美國物理學家組織網報道,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)觀測獲得的數據,發現了迄今最大的黑洞合并事件和另外三起黑洞合并事件產生的引力波。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)廣義相對論和數據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生在2017年7月29日,發生地距我們約90億光年。斯科特說:“此外,在所有觀察到的黑洞合并中,此次的黑洞旋轉速度最快,距離地球也最遠。”另外三起黑洞合并事件發生于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現災難性事件。其實,自2017年8月第二次觀測運行結束以來,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生的事件,發現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 系統擁有兩臺聯合運作的設備,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。
圖片來源:網絡
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每臺 LIGO 設備會在超高真空腔中發出激光,并將激光一分為二,然后將兩束激光分別發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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當引力波經過時,這一區域的時空會發生改變,導致兩個激光臂之間產生細小的相對運動,這個細微的變化近似于一個質子直徑的萬分之一。這會改變射入到接收光學系統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的精密產品中。Wucer 曾說,他最引以為豪的客戶產品是一個科研項目—— LIGO。
LIGO 采用了ADI 的大量集成技術。這些技術無一不體現出 ADI 對精密技術的承諾——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新及關鍵應用的實現。
除了預測和補償所有其他可能的環境噪聲源,LIGO 還要求他們的激光振幅必須保持在超穩定狀態,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快速增加到數千瓦。這產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轉換器用于測量輸送到螺線管的能量,螺線管用于驅動 LIGO 的鏡懸掛系統,并完成任何需要的傾斜、俯仰和偏航。
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原文標題:LIGO再創歷史!發現迄今為止距離地球最遠的黑洞合并
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