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科学家再探测到14亿光年外引力波信号

科学家再探测到14亿光年外引力波信号 引力波发现的意义 就像100多年前发现电磁波

北京时间16日凌晨,美国和欧洲的两个引力波探测项目的研究人员在美国加利福尼亚州圣迭戈宣布,他们“非常清晰”地再次探测到“时空涟漪”——引力波的存在。探测项目组说,此次探测到引力波的时间是去年12月25日22时38分53秒(北京时间26日11时38分53秒)。之所以探测到引力波信号与宣布发现之间隔了一段时间,是因为科学家还要分析和确认相关数据。

这次事件被称为“爱因斯坦的圣诞节礼物”

引力波是一种时空涟漪,如同石头被丢进水里产生的波纹一样。黑洞、中子星等天体在碰撞过程中有可能产生引力波。一百年前爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在,但缺乏实验证据。

根据报道,科学家探测到来自两个黑洞合并而产生的引力波信号。这两个黑洞位于距地球14亿光年外,在合并前的质量分别相当于大约8个和14个太阳,合并后的总质量相当于约21个太阳,其中约1个太阳的质量变成能量,在合并过程中以引力波的形式释放。

由于探测到这个引力波信号时正值美国圣诞节的夜晚,加上引力波曾被爱因斯坦广义相对论预言存在,这个代号为GW151226的引力波事件也被科学家称为“爱因斯坦的圣诞节礼物”。

可能继续探测到其他天体碰撞出的引力波

据悉,去年第一次探测到的引力波来自于另外两个黑洞合并,但这两个黑洞合并前的质量更大,分别相当于约36个与29个太阳质量,合并后的总质量相当于约62个太阳,相当于3个太阳质量的能量在合并过程中以引力波的形式释放。

科学家认为,两次明确探测到引力波信号表明,引力波并非偶然事件,未来将有可能继续探测到中子星等其他天体在碰撞过程中产生的引力波。

美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)项目组发言人、路易斯安那州立大学物理学家加布里埃拉·冈萨雷斯表示,引力波天文学时代已经到来。

果壳网昨日一篇文章中提及,就此次公布的第二次引力波事件,中国科学院粒子天体物理重点实验室主任、著名天体物理学家张双南博士表示,“如果这次的引力波事件的确来自于两个10倍左右太阳质量的黑洞并合,那么说明今后这种高频引力波探测的事件率将会比较高。10倍左右太阳质量的黑洞在银河系及附近的星系内很常见,这样的引力波事件距离我们更近,有利于对其电磁波对应体的搜寻,因此对引力波事件的电磁波对应体的搜寻将成为天文学的一个热点。无论能否找到双黑洞合并的电磁波对应体,都会对双黑洞的形成和演化机制作出强烈的限制。一旦通过电磁波精确测量到了引力波事件发生地的红移,就能够作为新的天文学距离测量手段,研究宇宙的膨胀。这对于恒星演化、黑洞形成,以及宇宙演化等研究,都将具有划时代的意义。”

探测引力波,要一把不随时空拉伸的尺子

如果引力波把我们的空间拉伸或压缩,我们能直接发现变化吗?结论是不能,因为引力波导致的整个时空扭曲,可以看作类似等比放大,就如同尺子也被拉长一样。例如在橡胶膜上做上标记,利用间隔相等的石块来作为标尺,当引力波来时,这些标记也会被拉伸开来,无法分辨是否变长或短。

那么是否有把尺子,不会随时空拉伸变化呢?那就是光速,人们利用光速来测量空间的举例,如果两个点之间的空间被拉伸了,那么光通过这个距离就要花更长的时间,如果空间被压缩了,通过这两点将需要更短的时间。

引力波发现有多难? 像区分1021米的棍子缩短了5毫米

在激光干涉引力波天文台实验室有着几个4公里长的管道,它利用激光来测量管道两端距离的变化,当一个引力波通过的时候,它会在一个方向拉伸空间,在另外一个方向压缩空间。科学家通过测量激光的干涉条纹,来探测引力波。

如今,物理学家能够非常精确地测量空间是否已经被压缩或者拉伸,而且精度非常惊人,想探测到引力波,需要能够区分十分微小变化,就像发现一个1021米的棍子缩短了5毫米。

而且,由于引力波的效应非常小,很容易和随机噪声混淆起来,科学家们想探测到它,就首先要确认引力波的产生模式,然后利用数据分析,通过比较试验测量所得的波形和他们理论所期望的波形来寻找,类似在非常非常嘈杂的聚会上识别一首歌一样。

引力波发现有什么意义? 就像100多年前发现电磁波

引力波被直接探测到,人类能够通过一种全新的方式探索宇宙、研究宇宙。当我们有了新的观察宇宙的方式,我们可以寻找我们之前不知道的新事物,查看物理知识的边缘,检验我们有关宇宙如何运转的理论知识。

在《星际穿越》和《三体》中,都不约而同地将引力波选为了未来科技发达的人类的通讯手段。科学家表示,这也许只能是美好的幻想,但对于天文研究而言,引力波的确开启了一扇新的窗口。此次发现引力波可以与100多年前发现电磁波的事件相提并论。很明显,电磁波已经改变了我们人类社会的面貌,从手机信号到微波炉,从WIFI到GPS,电磁波带来了人类文明的曙光。引力波是唯一可以在高维时空中传递的波,这点与电磁波完全不同,对引力波的深入研究可以带给我们对大尺度时空结构信息的全面深入了解。

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