2024年1月25日，欧洲航天局（ESA）科学计划委员会为首个名为激光干涉仪空间天线（LISA）的天基引力波天文台颁发了通行证。

引力波是空间几何结构中的涟漪，由快速移动的大质量物体产生。这些波携带着有关其起源的重要信息，为科学家提供了对产生它们的天体性质的洞察力。

LISA项目科学家奥利弗·詹里奇（Oliver Jennrich）表示：“几个世纪以来，我们一直在通过捕捉光来研究我们的宇宙。”。“将此与引力波检测相结合，将为我们对宇宙的感知带来全新的维度。”

LISA的设计目的是探测比地面天文台波长更长的引力波，使研究人员能够探索超大质量的黑洞合并甚至来自宇宙的最初时刻.

探测地球引力波的问题

目前的引力波观测站，如美国LIGO、欧洲处女座和日本KAGRA，都是基于地面的，并且基于干涉测量原理——一种利用电磁波干扰提取信息的测量方法。 

天文台由两个垂直的隧道组成，每个隧道长几公里，光束通过隧道来回移动，在一个特殊的光探测器中相遇。当深空产生的引力波通过天文台时，它会影响光束行进的路径长度，改变光束在探测器处的相位，发出引力波到达的信号。

2015年，LIGO在历史上首次探测到引力波，创造了历史两个黑洞的合并其质量为几十个太阳质量。自那时以来，在该天文台及其全球同行的帮助下，研究人员已经能够探测和研究数十种类似的新事件.

然而，尽管取得了这些成就，地面天文台仍有局限性。也就是说，它们的大小使它们无法探测到非常长的引力波，例如由比太阳重数百万甚至数十亿倍的超大质量黑洞合并而产生的引力波。这些是特别有趣的，因为它们是由宇宙大爆炸后不久发生的宇宙事件发射出来的，携带着宇宙最初时刻的性质信息，这是无法以任何其他方式推断出来的。

进入太空看得更深

为了解决探测器尺寸问题，欧空局和美国宇航局开发了LISA空间引力观测台，该观测台将在地球绕太阳的轨道上追踪地球。LISA将由三个航天器组成一个三角形，激光束在它们之间传播250万公里。如此巨大的探测器保证了它对长引力波的非凡灵敏度。

“LISA是一项从未尝试过的努力，”LISA首席项目科学家诺拉·吕根多夫（Nora Lützgendorf）在欧空局（ESA）解释道新闻稿“利用几公里远的激光束，地面仪器可以探测到涉及恒星大小物体的事件所产生的引力波，例如超新星爆炸或超高密度恒星与星团黑洞的合并。要扩大引力研究的前沿，我们必须进入太空。”

她继续说道：“由于LISA上的激光信号传播的巨大距离，以及其仪器的卓越稳定性，我们将探测比地球上可能出现的频率更低的引力波，揭示不同规模的事件，一直追溯到时间的黎明。”。

LISA天文台以2015年12月发射的LISA探路者飞船的成功为基础，该飞船用于测试测量每个航天器之间距离的精确度，这对LISA的运行至关重要。到2016年4月，欧空局科学家证实，LISA探路者号的精度超过了任务要求。

这些研究的结果是，欧空局为LISA亮起了绿灯，该项目计划于2025年开始建设，目标是2035年在目前正在研制的欧洲阿丽亚娜6号重量级火箭上发射。

如果一切按计划进行，在未来十年内，LISA可能会彻底改变我们对超大质量黑洞及其所在星系、早期宇宙中不同类型物质和能量之间的相变的理解，并加深我们对白矮星和中子星此外，对合并致密物体的精确跟踪将加强我们对银河系结构的了解。

Jennrich总结道：“如果我们想象到目前为止，通过我们的天体物理任务，我们一直在像观看无声电影一样观看宇宙，用LISA捕捉时空的涟漪将是一个真正的游戏，就像电影中加入声音一样。”。

特征图像学分：ESA