国科大引力波宇宙太极实验室提出了“太极计划”的第一个数据挑战

  • 孟繁梓
  • 日期:2023-12-04
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    近期,中国科学院大学引力波宇宙太极实验室在“Frontiers of Physics”上发表了题为“Taiji Data Challenge for Exploring Gravitational Wave Universe”的研究论文。该研究回顾了“太极”计划的科学目标和路线图,以及数据分析和数据生成策略的难点,提出了太极数据挑战(TDC),并被选为期刊封面文章。

    引力波(GW)是由物质和能量的剧烈运动和变化所产生的时空扰动,于2015年由LIGO首次成功探测到。这一具有里程碑意义的发现开启了天文学的新纪元,为揭开宇宙的奥秘提供了有力的方法。与地面引力波探测相比,太空中的引力波探测可以消除地震和重力梯度噪声的影响,探测到[10-4,0.1]Hz范围内的频带,使我们的视野更加广阔。这正是“太极”计划的目标所在--突破地球的限制,迈向引力波探测的新时代,将于本世纪30年代发射。然而,由于太极将暴露在大量重叠和持续的GW信号中,这些信号隐藏在前景和背景中,对数据分析提出了各种挑战。为了克服这些挑战,该研究提出了第一个TDC,可视化了所有的TDC数据集,并解释了他们的科学潜力和技术障碍。并实现了利用第二代时间延迟干涉(TDI)对探测器响应的计算,使得TDC的数据比激光干涉空间天线(LISA)的原始数据集更真实。作为数据挑战的主要组成部分,他们不仅生成了只包含一个源的数据集,也生成包含多个源的数据集。并进一步生成了一个在一般参数化度量下构造的极端质量比旋近(EMRI)波形,使得我们能够验证广义相对论,而且能够通过观察其诱导的GW背景研究曲率扰动的非高斯性。

    中国科学院大学引力波宇宙太极实验室的任智祥副研究员为该论文第一作者,吴岳良研究员和曹周建研究员为该论文通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划等项目的支持。

    原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s11467-023-1318-y

图1 所有TDC数据集的时域数据

 

图2 所有TDC数据集的频域数据