小龙虾可能没有想到,自己会为人类的引力波探测事业做贡献

之前我们多次介绍,引力波在广义相对论里,是时空本身的涟漪,是由带质量物体的加速度运动所生成。

1916 年 ,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。

2017 的诺贝尔物理学奖,授予 LIGO 项目莱纳·魏斯、巴里·巴利许与基普·索恩,表彰他们在引力波探测方面的贡献。

2017 年 10 月 16 日,全球数十家科学机构联合宣布,从约 1.3 亿光年外,科学家们首次探测到壮丽的双中子星并合产生的引力波,及其光学对应体。

引力波的发现在天文学研究中有着重要意义,它验证了广义相对论最后一个未被实验直接检测的预言,但对引力波的研究将不会止步于此。

探测到引力波是天文学家们的万里长征第一步,下一步他们将致力于探究引力波的来源,而这并非易事。

爱因斯坦的广义相对论中讲到,当巨大物体加速并碰撞时,引力波就会产生。这些碰撞在时空中产生涟漪,以光速在空间传播,引力波只能被最敏感的仪器探测到。

LIGO 和 Virgo 这些大型探测设备可以探测到引力波,但不足之处在于无法聚焦引力波,只能通过发出噪声信号来对引力波进行源定位,所以无法精确探测引力波来源。

为了更精准的探究其来源,NASA 脑洞大开,他们想借助龙虾来进行探测。你可能想不到,龙虾除了能吃,竟得到 NASA 的青睐,担此天文研究重任?

原来科学家们感兴趣的是龙虾的眼镜,龙虾眼睛内有一种特殊的光学反射系统,科学家要利用这种系统做成一种新型太空仪器模型,旨在探测引力波源头。

龙虾是生活在极其危险的环境中的猎手,它们不仅面临着更大的捕食者的威胁,而且还面临着来自其他龙虾的威胁。

由此,它们进化出了一种特殊的眼睛结构,这种结构由长而窄的细胞构成,在接收各个方向的光线时只反射出少量光线,因此集光效率很高,这给了它们一个非常广阔的视野,使其可以聚焦于单一的图像并在几近全黑状态下有可视能力。

目前 NASA 所研发的引力波探测器名叫 X 射线宽视野成像器(WFI),它正是应用了龙虾眼睛的光学系统原理。使用薄的、弯曲的材料,材料表面上布满微小的管子,叫做微通道板,类似于龙虾眼中的细胞。

从不同角度射入这些管子的 X 射线得以聚焦,这就解决了 LIGO 和 Virgo 无法聚焦引力波的难题,因此科学家预言,WFI 将能更精准的探测引力波的源头。

目前这种技术正在研发阶段,NASA 预测,它将在 2022 年投入使用。