引力波大突破 人类感触宇宙重组的声与光 |
送交者: 盘古开天地 2017年10月16日16:03:49 于 [天下论坛] 发送悄悄话 |
在距离地球1.3亿光年之远,两颗中子星越走越近,在最终猛然碰撞合并的一刻, 两个旧的中子星消失了,一个新的生命诞生了,同时发出一波波的宇宙时空涟漪。这一幕,发生在地球时间今年8月17日。 美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)周一(10月16日)宣布,今年8月探测到由双中子星合并产生的新型引力波。这是人类首次探测到双中子星合并产生的引力波,同时也是人类第一次观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波,这再次证实了爱因斯坦相对论中的观点。 在星体新旧交替的激烈互动中,其中一小部分时空涟漪(引力波)在宇宙间不断穿越,经过1.3亿光年的旅行,终于到达地球。在地球一端等待的科学家,接收到仪器频段内的引力波的局部残痕,惊喜交加。中星子在宇宙中多次重组,但今天的人类在没有电磁波望远镜和引力波探测器之前,好比聋子和瞎子,既看不到也听不到。 当时在加州圣克鲁斯分校天文学家瑞恩·福利(Ryan Foley)领导的团队,正在紧张的观测这次碰撞,只见一道明亮的蓝光在碰撞过程中迅速褪变成红色,他们立刻拍摄了快照。 “看到这道光时,你的心情会非常复杂,感到幸福、快乐、然后竟是绝望,你可以感受到整个世界之重。”他说。 什么是引力波用通俗的方法解释引力波,就像一个池塘中投下一枚石子所引起的涟漪,只不过,引力波是时空的涟漪。也就是说,如果宇宙中发挥剧烈变化,如恒星爆炸、黑洞碰撞,都会产生引力波。 这一研究是由美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)和欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器领衔,与全球其它70个地面及空间望远镜共同完成的。 科学家的研究结果发表在物理评论快讯(Physical Review Letters)期刊上,由LIGO-Virgo和其他天文学家合作撰写的系列相关论文也已经被天体物理杂志快讯(Astrophysical Journal Letters)和自然(Nature)期刊接受。 新型引力波的三个突破首先,这是人类首次从中子星的合并中探测到引力波,自从2015年9月14日科学家首次探测到引力波信号以来,科学家陆陆续续探测到4次引力波信号,但都是都是来自两个黑洞的合并。这次则是来自两颗中子星的合并。 两颗中子星质量分别为太阳质量的1.1倍以及1.6倍,距离地球大约1.3亿光年。 LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里表示,此前观测到的引力波均来自黑洞。黑洞完全由扭曲时空构成,本质上没有物质,而中子星却是一个切实星体,因此能深入了解核物质的行为。 其次,这次人类首次观测到引力波及其伴随的电磁信号,电磁波就是光。通俗的说,前四次发现的引力波都是“听到”的,且持续时间短暂得不到1秒,虽然中子星合并产生的信号能持续一分钟,但人类看不到动力波到底什么“模样”。第五次新发现的引力波,不仅“听到”了,还能用天文望远镜确确实实的“看到”了。 再次,科学家证实了中子星合并时产生大量重元素。通过这次简单剧烈的碰撞和重组,科学家发现这个过程中产生了大量的重元素,从今天人们佩戴的金银,到放射性的铀,都由此而来。 “打开一扇观察宇宙的窗户”人类此次发现新型引力波具有重大意义。中子星比黑洞质量小,产生的引力波能量更小,信号衰变时间更长。因此探测中子星合并产生的引力波信号,不仅能更精准地验证爱因斯坦相对论对引力波的预测,还能为研究中子星起源提供更多的线索。 此外,以前天文学只能藉由电磁波进行观测,但很多物质靠电磁波观测是看不到的。现在测到引力波之后,可以藉由引力波观测天体,比如黑洞、暗物质等,研究宇宙早期的结构和演化。 美国西北大学(Northwestern University)的天文学家拉尔逊(Shane Larson)表示,引力波天文观测不是普通的天文望远镜观测方法,可以为人们打开一扇观测宇宙的窗户。 dajiyuan:马丽/林妍 |
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