美国加州大学河滨分校一个研究团队在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表的研究,展示了光学技术的新突破,有望大幅提升LIGO(激光干涉仪引力波天文台)等引力波探测器的性能。
自2015年首次探测到引力波以来,LIGO已经彻底改变了我们对宇宙的观测方式。然而,为了探测宇宙早期(如第一批恒星形成之前)的引力波信号,需要将激光功率提升至1兆瓦以上,这远超LIGO当前能力。
研究团队开发了一种新型低噪声、高分辨率自适应光学系统,能够校正LIGO反射镜因激光功率增加而产生的热畸变。这一技术突破不仅能够显著提高引力波探测器的灵敏度,还为下一代天文台的建设奠定了基础。引力波是由大质量天体(如黑洞或中子星)碰撞或加速引起的时空涟漪,其探测为我们提供了研究极端天体物理现象的新途径。
LIGO由两个4公里长的激光干涉仪组成,分别位于华盛顿州和路易斯安那州。截至目前,LIGO已探测到约200次恒星质量致密天体(如黑洞和中子星)的合并事件。未来,计划建造下一代引力波天文台“宇宙探索者”(Cosmic Explorer),大小将是LIGO的10倍,将进一步提升人类太空探测能力,使我们能够观测到宇宙更早期的信号,甚至接近宇宙大爆炸后的0.1%时期。