新引力波发现 新引力波对人类到底有何意义

作者:毛小白 发表于2020-03-18 21:04:11 来源:创业联盟

北京时间10月17日消息,美国国家科学基金会邀请引力波研究科学家在10月16日晚间召开发布会,通报了引力波研究领域的重要进展。科学家们宣布他们首次检测到了一种新型的引力波,来自中子星合并事件,并且与前几次引力波事件都不同的是,此次科学家们还检测到了产生此次引力波信号的对应天体。如果将引力波比作声音,而将光学波段的观测比作视觉,那么此前四次的引力波信号都是“只闻其声,不见其人”,而这一次,我们找到了引力波信号对应的天体,可谓“闻其声,且见其人”——面对广袤宇宙,我们变得“耳聪目明”了!

  那么,如果你错过了这场发布会,以下就是关于这次发布会最核心内容的通俗解读。

  新进展一:首次观测到新型引力波

  简单一句话,就是这一次我们探测到了一种跟之前几次完全不同类型的引力波信号。

迄今为止,全部探测到的五次引力波事件。前面四个都来自黑洞的合并,最下面那个是今天宣布的,首个来自中子星合并的引力波信号。可以看到,这一信号的持续时间明显要比之前来自黑洞合并的引力波信号长得多

迄今为止,全部探测到的五次引力波事件。前面四个都来自黑洞的合并,最下面那个是今天宣布的,首个来自中子星合并的引力波信号。可以看到,这一信号的持续时间明显要比之前来自黑洞合并的引力波信号长得多

中子星合并并产生引力波示意图。大约13亿年前,两个间隔大约300公里,相互绕转的中子星逐渐靠近,越转越快,造成周围时空的扰动,产生引力波信号,并最终合并为一体

中子星合并并产生引力波示意图。大约13亿年前,两个间隔大约300公里,相互绕转的中子星逐渐靠近,越转越快,造成周围时空的扰动,产生引力波信号,并最终合并为一体

  引力波的历史可以追溯到100年前的1916年,那一年,爱因斯坦在他发表的广义相对论中首次预言了引力波这种现象的存在。引力波是大质量天体运动在时空中造成的涟漪,但是这种效应极其微弱。事实上,爱因斯坦本人对于人类能否最终探测到引力波也是没有多少信心的,因为引力波造成的效应实在太过微弱,打个比方,从距离我们4光年外的比邻星拉根线到地球上,当引力波信号通过造成时空扭曲时,这根线的长度会发生变化。通过对这根线长度变化的观测,我们就能判断有引力波通过。但是,当引力波通过时,这根4光年长的线的长度变化大约只相当于人的头发丝直径那么大!

  然而,就是这么难以置信的测量精度,科学家们做到了。在2015年9月14日格林尼治时间09:50:45(北京时间17:50:45),位于美国华盛顿州汉福德和路易斯安那州列文斯顿的LIGO探测设施均接收到一个引力波信号,并根据其信号发现时间,将其编号为“GW150914“。分析结果显示,信号GW150914是由两个质量分别为36倍以及29倍太阳质量的黑洞合并过程中而产生的,合并后形成的单一黑洞质量约为62倍太阳质量,可见有将近3倍太阳质量的物质被转化成了引力波,而这一事件的发生地远在13亿光年之外。这是一次里程碑式的事件:人类首次直接探测到了100年前爱因斯坦所预言的引力波信号。

  而自那以后,科学家们又陆陆续续探测到了3次新的引力波信号,编号分别是GW151226,GW170104以及GW170814,另外,还有一次疑似的引力波信号LVT151012。从编号上,可以很清楚的看到信号被接收到的日期。其中最新的一次,也就是GW170814是欧洲自己的引力波探测设施Virgo首次探测到引力波信号。

  以上,所有这4次得到确认的引力波信号都有一个共同点,那就是它们无一例外都是来自两个黑洞的合并。但是宇宙中能够产生强烈引力波信号的来源有很多,除了黑洞合并之外,理论上中子星合并产生的引力波信号同样有可能被LIGO等设备探测到。于是人们就非常期待这一天的到来,LIGO的科学家们也多次公开表示,他们希望能够检测到来自中子星合并的引力波信号。

  尽管有预期,但大家都没想到这一天会来的如此之快。就在今年的8月17日美国东部时间8:41(北京时间当天20:41),LIGO探测器检测到第五次引力波信号GW170817,而且这次这次和前四次都不一样,这个信号的特点显示其来自两颗中子星的合并。说具体一些,参与其中的两颗中子星质量分别为1.1倍以及1.6倍太阳质量,距离地球大约1.3亿光年。LIGO研究组实现了他们的又一次重要进展:新型引力波的发现。

  新进展二:首次观测到引力波光学对应体

  简单一句话,就是这一次我们不但探测到了引力波,而且还找到了产生这个引力波信号的源头。

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