天文学家可以通过跟踪月球绕地球的轨道来探测引力波

众所周知,引力波很难探测。 尽管现代光学天文学已经存在了几个世纪,但引力波天文学直到 2015 年才出现。即使是现在,我们探测引力波的能力也是有限的。 LIGO 和 Virgo 等天文台只能探测到强大的事件,例如恒星黑洞或中子星的合并。 而且它们只能探测到频率范围很窄的波,从几十赫兹到几百赫兹。 许多引力波是在低得多的频率下产生的,但现在我们无法观察到它们。 想象一下,将望远镜举到夜空,只能看到一些紫色的光。

自然,天文学家希望观察更广泛的引力“颜色”,并且已经提出了几种方法。 天基引力波望远镜,如拟建的 LISA 天文台,应该能够探测到毫赫兹波,例如 example. 还有一些项目试图探测极慢的纳赫兹引力波,例如 纳米重力 它研究来自快速旋转的脉冲星的无线电信号。 这两个频率范围都可以教给我们很多关于宇宙的知识。

但是缺少的是检测微赫兹频率的能力。 这些是引力波,需要数周时间才能完成振荡。 这个范围可能对我们理解大爆炸至关重要。 根据宇宙学的标准模型,在大爆炸的早期,宇宙经历了一个短暂的超快速膨胀时刻,称为 早期的宇宙膨胀. 需要膨胀理论来解决大爆炸的几个问题,但我们还没有能够证明它。 微赫引力波可能是解决方案。 根据该理论,早期的宇宙暴胀应该在宇宙中产生微赫兹引力波。 宇宙应该仍然与他们一起响起,就像钟声的消退。 现在,一组天文学家认为他们知道怎样探测微赫兹波。

引力波可能会改变月球的轨道。 学分:D. Blas 和 AC Jenkins

如果真的有来自早期暴胀的引力波,那么一切都被它们推挤了。 星星,小行星,甚至地球和月球。 这就是关键所在。 当这些引力波穿过地月系统时,它们应该会非常轻微地改变月球的轨道。 这种效应在与月球轨道周期(大约 28 天)相等的频率下最为显着。 就在微赫兹频率范围内。

关键是你需要能够非常精确地跟踪月球的位置。 但我们已经可以做到了。 由于阿波罗任务,我们在月球上放置了反射器,通过向它们发射激光,我们可以将月球的位置测量到一厘米以内。 该团队建议随着时间的推移进行一系列测量,以专门寻找引力波的变化。 他们还提出了一个类似于 NANOGrav 的项目。 围绕伴星运行数周的脉冲星也会对微赫兹引力波敏感,测量来自这些双星脉冲星的信号可能会检测到微赫兹波。

现在这只是一个想法,但这是一个很好的想法。 我们需要的大部分工具已经存在。 也许在不久的将来,仔细观察月球可以让我们解开宇宙学中最大的谜团之一。

参考: Blas、Diego 和 Alexander C. Jenkins。 “用二元共振弥合引力波景观中的 microHz 差距。” 物理评测快报 128.10 (2022): 101103。