9月16日，我校引力與宇宙學中心與中山大學、華中科技大學等單位在新一期國際權威期刊《自然-天文》（Nature Astronomy）上在線發(fā)表了題為《Concepts and status of Chinese space gravitational wave detection  projects》的學術論文。

引力波是時空的漣漪，藏著無數(shù)關于宇宙起源、演化和時空結構的信息。100多年前愛因斯坦廣義相對論預言了她的存在，但直到2016年2月11日，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)宣布在2015年9月14日人類首次直接探測到了引力波，自此宣告了引力波天文學時代的到來。

至今，美國的LIGO和歐洲的VIRGO觀測到了50個引力波事件，這些信號都是由天體中恒星級雙黑洞、雙中子星、黑洞與中子星或黑洞與其他奇異致密星體合并產(chǎn)生的。地面引力波探測器有局限性，只能檢測到由恒星級黑洞或中子星并合所發(fā)出的頻率較高的短暫強烈的引力波。如果要利用引力波更加深入了解天文學領域，就必須進入太空。

此次《自然-天文》雜志發(fā)文是中國科學家第一次在國際頂尖學術刊物完整、系統(tǒng)地介紹中國引力波研究發(fā)展的歷史、投入、規(guī)劃及進展。文章介紹了在中國開展引力波探測得到了黨和國家的高度重視。國家科技部啟動了引力波探測重點專項、國家自然科學基金委啟動了引力波重大計劃，科學院、教育部等部門對引力波的研究也有了中、遠期布局。中國科學家獨立提出了“太極”與“天琴”兩個空間引力波探測計劃，加入到了引力波這一國際最前沿、最基礎的科學研究競爭隊列。

中國空間引力波探測的太極計劃，與歐洲LISA計劃基本相同，為在距離地球約5000萬公里的日心軌道上，發(fā)射三顆全同衛(wèi)星，三星編隊軌道以太陽為中心，設計干涉臂臂長即衛(wèi)星間距300萬公里。2016年，提出該計劃的中國科學院為實現(xiàn)它制定了“三步走”發(fā)展路線。

天琴計劃作為中國自主空間引力波探測計劃，被稱為中國方案。與歐洲LISA計劃不同，天琴計劃采用的是地心軌道方案，在空間引力波探測上，具有互補性。它的目標是在2035年前后，在約10萬公里高的地球軌道上，部署3顆全同衛(wèi)星，構成邊長約為17萬公里的等邊三角形星座，建成空間引力波天文臺“天琴”，開展引力波的空間探測。

該論文分析認為，單個探測器對于不同空間方位的敏感度不同。不同的探測器聯(lián)合起來不僅可以覆蓋更寬廣的空間，而且可以更加精確地確定引力波源的物理參數(shù)，從而更好地理解種子黑洞的起源及演化、宇宙的起源及演化與引力的本質特性等。另外，與LISA相比，天琴對相對高頻信號（0.1赫茲）觀測更加敏感，由于波源定位能力隨頻率增大而提高，天琴在對高頻引力波波源的定位能力方面具有明顯的優(yōu)勢。考慮到LISA與天琴不同的設計理念與運行軌道，它們聯(lián)合觀測時能互補，在1-100毫赫茲范圍內(nèi)，LISA-天琴聯(lián)合觀測網(wǎng)的定位精準度比單個探測器高且定位效率也高，覆蓋天區(qū)范圍更廣闊。天琴的敏感頻率在幾十毫赫茲頻段，它的定位及探測能力不會受到探測器面指向固定參考源的影響。

中國引力波探測天琴計劃、太極計劃以及歐美的LISA計劃都是探測低頻引力波的太空探測方案，本世紀三十年代這三個計劃都將開始執(zhí)行，全人類都在觀望著這三個空間引力波觀測站能否互相協(xié)作，共同揭示更深刻的引力物理本質與宇宙奧秘，這是值得我們期待的。在該篇文章中，作者對各國空間引力波天文臺聯(lián)合探測的意義及可能得到的前瞻性創(chuàng)新科研成果第一次發(fā)出了中國聲音。

上述論文由我校王斌教授與中科院院士、中山大學校長羅俊教授以及華中科技大學龔云貴教授共同完成，揚州大學引力與宇宙學中心為共同通迅單位。