LIGO再创历史!发现迄今为止距离地球最远的黑洞合并

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近期,由澳大利亚国立大学(ANU)广义相对论和数据分析小组负责人苏珊·斯科特领导的团队探测到,迄今最大黑洞合并事件发生在2017年7月29日,发生地距我们约90亿光年。斯科特说:“此外,在所有观察到的黑洞合并中,此次的黑洞旋转速度最快,距离地球也最远。”另外三起黑洞合并事件发生于2017年8月9日至23日期间,与地球的距离为30亿至60亿光年,产生黑洞的大小为太阳的56倍至66倍。

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研究人员计划不断改进引力波探测器,以便能在更遥远的深空中进一步发现灾难性事件。其实,自2017年8月第二次观测运行结束以来,科学家们一直在升级LIGO和欧洲的“处女座”(Virgo)引力波探测器,使其更加灵敏。斯科特说:“这意味着从明年初开始的第三次观测运行中,我们将能探测到更遥远太空中发生的事件,发现来自宇宙中新的未知来源的引力波。”

精度最高的探测仪器LIGO,你了解多少?

LIGO,Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,中文意思是激光干涉引力波观测站。LIGO 系统拥有两台联合运作的设备,一台在华盛顿的汉福德,另一台在路易斯安那州的利文斯顿。由于引力波不会在电磁波谱上留下线索,无法被看到,因此 LIGO 主要目标是“聆听”宇宙的声音,获得引力波存在的证据。

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每台 LIGO 设备会在超高真空腔中发出激光,并将激光一分为二,然后将两束激光分别发送到相互垂直的两个 2.5 英里长的激光臂。激光束随后被激光臂尽头的镜子反射回来。

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当引力波经过时,这一区域的时空会发生改变,导致两个激光臂之间产生细小的相对运动,这个细微的变化近似于一个质子直径的万分之一。这会改变射入到接收光学系统的返回光的相对相位,将光释放到光学传感器,从而形成可测量的信号或嘈声。

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LIGO的这套设备堪称是人类史最精密的仪器。举个例子,把地球上所有沙滩的所有沙子聚集在一起用LIGO测量,如果有一粒沙子发生移动,LIGO都能探测的到。这就是 LIGO,它已达到了这样不可思议的精确,所以当它直接探测到引力波时,人类对宇宙的认识也进入了一个新的阶段。

LIGO,ADI inside

Scott Wurcer,ADI 精密放大器领域的设计专家,他设计的芯片被用于各行各业的精密产品中。Wucer 曾说,他最引以为豪的客户产品是一个科研项目—— LIGO。

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LIGO 采用了ADI 的大量集成技术。这些技术无一不体现出 ADI 对精密技术的承诺——满足当下对精密指标的要求,并推动未来精密工程领域的创新及关键应用的实现。

除了预测和补偿所有其他可能的环境噪声源,LIGO 还要求他们的激光振幅必须保持在超稳定状态,振幅变化在约100赫兹载波位移下不得高于2x10-9。激光不可能直接做到这些,LIGO 团队需使用+反馈系统来测量光输出并控制振幅。这需要具有特定性能的超低噪声放大器。LIGO 的科学小组为选择最佳解决方案而进行了广泛审核,最终,他们选择了 ADI 的 AD797 运算放大器。

为稳定激光频率,LIGO 团队使用 ADI 的 AD590 高精度温度传感器来测量容纳激光的玻璃真空室的平均温度。

虽然激光的原始输出是标准的,但它会在激光臂的谐振腔内快速增加到数千瓦。这产生的力量足以在玻璃镜子中形成声共振,因此,LIGO 使用 ADA4700 高压运算放大器来驱动静电激励器,静电激励器会主动使镜子减幅并保持一致。

另一个 ADI 器件 AD736 RMS-DC转换器用于测量输送到螺线管的能量,螺线管用于驱动 LIGO 的镜悬挂系统,并完成任何需要的倾斜、俯仰和偏航。