月球轨道被提议作为引力波探测器

江苏激光联盟导读：

来自UAB、IFAE和伦敦大学学院的研究人员建议使用地球和月球之间距离的变化，这种变化可以用不到一厘米的精度测量，作为当前设备无法检测到的频率范围内的新型引力波探测器。这项研究可以为探测来自早期宇宙的信号铺平道路，最近发表在《物理评论快报》上。

在2038灵敏度下，预测各种SGWB搜索的FOPT参数空间的排除区域。T是温度的录像时,α的录像公布的能量密度是单位的辐射密度在过渡时期,β/ H的逆时间单位的过渡哈勃速度过渡时代,和v是泡壁速度。来源：Physical Review Letters (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.128.101103**w

引力波，由阿尔伯特·爱因斯坦在20世纪初预测，并于2015年首次被发现，是宇宙中发生的最剧烈过程的新信使。引力波探测器扫描不同的频率范围，就像在收听广播电台时移动刻度盘一样。然而，有些频率是目前的设备无法覆盖的，这些频率可能包含了理解宇宙的基础信号。一个特别的例子可以在微赫兹波中看到，这种波可能在我们的宇宙诞生之初就产生了，实际上，即使是当今最先进的技术也看不到它。

在最近发表在《物理评论快报》杂志上的一篇文章中，来自Autònoma de Barcelona大学(UAB)物理系和Física d'Altes Energies (IFAE)研究所的研究人员Diego Blas，以及来自伦敦大学学院(UCL)的AlexanderJenkins指出，在我们的直接环境——地月系统中存在一个天然的引力波探测器。引力波不断地撞击这个系统，使月球的轨道产生了微小的偏差。尽管这些偏差很小，Blas和Jenkins计划利用月球的确切位置误差不超过1厘米这一事实，这要归功于从不同天文台发射的激光，这些激光不断地反射在阿波罗太空任务和其他任务遗留在月球表面的镜子上。这种令人难以置信的精度，误差至多为十亿分之一，足以让我们探测到古代引力波引起的微小扰动。月球的轨道持续约28天，这意味着当涉及到微赫兹时，研究人员感兴趣的频率范围特别相关的灵敏度。

当前和未来GW试验的SGWB灵敏度曲线，以及实验人员的预测。

同样，他们还建议使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中的脉冲星双星系统的情况，在这些系统中，脉冲星的辐射束允许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。鉴于这些轨道持续约20天，微赫兹频率范围内的引力波的通过尤其影响它们。Blas和Jenkins得出结论，这些系统也可能是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发射的引力波的新形式。具体来说，那些由早期宇宙的高能阶段中可能存在的跃迁产生的，这在许多模型中很常见。

艺术家对碰撞气泡的印象，这些气泡可以在早期宇宙的宇宙学相变期间产生极低频的引力波。来源：Riccardo Buscicchio

"也许最有趣的是，这种方法补充了未来的ESA/ NASA任务，如LISA，以及参与平方公里阵列（SKA）项目的天文台，以达到从纳赫兹（SKA）到厘米（LIGO / VIRGO）频率范围的引力波的几乎完全覆盖。这种覆盖范围对于获得宇宙演化及其组成的精确图像至关重要。"Diego Blas解释说，"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。宇宙的基本方面与更平凡的物体之间的这种联系特别令人着迷，最终可能导致探测到我们见过的最早的信号，从而改变我们对宇宙的了解。"

来源：D. Blas和A.C. Jenkins

来源：Bridgingthe μHz Gap in the Gravitational-Wave Landscape with BinaryResonances, Physical Review Letters (2022). DOI:10.1103/PhysRevLett.128.101103