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愛因史坦望遠鏡將徹底改變宇宙觀測

2024-06-27科學

愛因史坦望遠鏡是一種擬議的 重力波 探測器,旨在徹底改變我們對宇宙的理解。

這架先進的望遠鏡計劃在德國、比利時和荷蘭的邊界三角區建造,將利用尖端的雷射技術來測量重力波,為 宇宙事件 提供前所未有的洞察力。

揭開宇宙奧秘的面紗

重力波類似於宇宙的聲波,是在黑洞或中子星等大品質天體碰撞時產生的。這些碰撞在時空中產生了漣漪,由於技術的進步,現在可以檢測到這些漣漪。

愛因史坦望遠鏡將建立在這一進展的基礎上,提供對這些波和產生它們的事件的更詳細的理解。

2017年8月,一項突破性的發現展示了重力波天文學的潛力。這是第一次從光學和重力波中探測到兩顆中子星的碰撞。這一事件證實了這種碰撞可以產生像黃金這樣的重元素。

阿亨工業大學的 阿希姆·斯塔爾教授指出:「研究人員非常確定,宇宙中的大部份黃金都是在如此巨大的爆炸中產生的。

重力波探測的演變

重力波探測器極大地提高了我們對宇宙的了解。

第一個重力波是在2015年探測到的,訊號持續時間剛剛超過0.2秒。相比之下,2017年的中子星碰撞產生了持續100秒的訊號,為天文學家提供了豐富的數據。

同時觀測到這一事件的重力波和電磁訊號標誌著觀測 天文學 的新篇章。

從歷史上看,天文學完全依賴於可見放射線。然而,隨著電磁波譜的發展,天文學家擴充套件了他們的觀測方法。

艾伯特·愛因史坦的廣義相對論提出了重力波的存在,重力波與聲波一樣,會導致遠處的物體「擺動」。

由於雷射幹涉儀可以檢測到這些微小的運動,這些微小的運動現在可以測量,它可以檢測到小到質子直徑的千分之一的變化。

利用愛因史坦望遠鏡推進技術發展

愛因史坦望遠鏡代表了下一代 重力波探測器 ,其靈敏度是當前型號的十倍。

這個第三代天文台將由三個巢狀探測器組成,每個探測器都配有兩個10公裏長臂的雷射幹涉儀。

該望遠鏡建在地下250公尺處,以盡量減少幹擾,將與新一代天文台合作,實作所謂的多信使天文學。

多信使天文學將重力波探測(「耳朵」)與電磁觀測(「眼睛」)相結合,提供宇宙事件的全面檢視。

這種方法將使天文學家能夠系統地測量和分析以前只能偶然觀察到的現象。

愛因史坦望遠鏡的全球合作

愛因史坦望遠鏡計畫需要全球合作,美國正在開發類似的第三代探測器「宇宙探索者」。

2021 年,愛因史坦望遠鏡被列入歐洲研究基礎設施戰略論壇 (ESFRI) 路線圖,標誌著其實作邁出了重要一步。該計畫估計耗資 18 億歐元,將於 2026 年開始建設,並於 2035 年開始觀測。

選址研究目前正在進行中,可能在撒丁島和Euregio Meuse-Rhine地區進行選址。所選地點必須滿足特定標準,以確保探測器的靈敏度和執行效率。

施工階段將涉及廣泛的隧道和真空管道安裝,為該地區帶來經濟效益。

「有了重力波,我們可以比普通 望遠鏡 更深入地觀察宇宙。愛因史坦望遠鏡將使我們能夠接收星系和第一批恒星形成時的訊號,「斯塔爾教授指出。

愛因史坦望遠鏡有望開創天文發現的新時代,實作對宇宙事件的系統觀測和即時探測。

隨著技術的進步,宇宙的奧秘將變得越來越容易獲得,為科學家和公眾提供令人興奮的前景。

該技術的更廣泛影響

除了探測黑洞和中子星碰撞等宇宙事件外,該望遠鏡還將透過結合重力和電磁觀測來增強多信使天文學。

該計畫將推動雷射幹涉測量和數據分析方面的技術創新,創造教育機會,並刺激當地經濟。

透過提供前所未有的靈敏度和更廣闊的觀測範圍,愛因史坦望遠鏡將實作長期研究,並有可能發現新的天體物理現象,從而顯著推進我們對宇宙的了解。