“三维数值月球”将探测引力波出把力

4名青年科研人员给月球做了个三维数值模型,还打算给探测引力波出把力。中国科学院地质与地球物理研究所的张磊说,他们给计算机里建了个“三维数值月球”,把这个月亮弄成了能探测引力波的仪器。这个模型揭示了月球对引力波的反应方式和特征,给未来在月球上搭建引力波天线提供了理论依据。他们最近在《物理评论D辑》上发了一篇论文。传统方法假设月球是个完美球体或者分层球体,而他们这次用的模型考虑了月球表面的高低起伏和内部结构不均匀的情况。背景是宇宙中黑洞碰撞时产生的引力波,也就是时空涟漪。我们平时在地面上探测的引力波只有高频段,太空探测器只能听到低频段。但中间频段的部分还没有很好的方法来探测。张磊说,“如果把月球看成一口大钟,它能被特定频率范围的引力波敲响”,给填补中间频段探测空白提供了希望。要把这个理想变成现实还是有很多困难的。比如,月球表面有很多大大小小的陨石坑,正背面的地壳厚度也不一样,还有南极-艾特肯盆地这个最大的撞击坑。以前关于月基引力波探测的研究没充分考虑这些因素带来的影响,“分析结果可能偏差很大”。为了解决这个问题,4名青年行星科学和天文学科研人员联手合作,在国际上第一个实现了天体对引力波响应的有限元模拟,克服了很多技术难题。从二维到三维,“他们将月球真实地形和内部结构纳入考量”,“建立了最接近真实的月球引力波响应模型”。基于这个模型做实验发现,“月球表面剧烈起伏和地壳起伏对引力波有很大影响”。“这说明在布设探测器时选址很重要”,“在高地布设探测点更有利”,“只有避开死角才能捕捉到宇宙深处的信息”。未来团队还会继续研究月球内部结构并优化结果,“找到最强脉搏和关键穴位”。