人类首次“看见”引力波意味着什么?

作者: 生命科学  发布:2019-12-01

这些发现是本月初在美国马里兰州举行的“引力波物理和天文学”研讨会上公布的,是美国、澳大利亚等国研究人员利用美国“激光干涉引力波天文台”和欧洲“处女座”引力波探测器获得的观测成果。

这就是让天文学家感到兴奋的“多信使天文学”。引力波和电磁波作为不同的“信使”,可以告诉我们同一个天文事件在不同方面的信息。美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里说,“多信使天文学”是天文学家长期追求的“圣杯”,将对相关领域的未来产生巨大影响。

新华社华盛顿12月4日电一个国际天文学团队近日在美国宣布,他们又探测到4次由黑洞合并事件产生的引力波,其中一次是迄今已知最大、最远的黑洞合并事件。

“GW170817不能回答所有这些问题,但它给我们提供了以前没有的信息,并且表明引力波观测是解答这些问题的一个切实可行的方法。”哈里说。

最大黑洞合并事件发现于2017年7月29日,两个黑洞合并过程中有相当于约5个太阳质量的能量以引力波的形式释放,合并后的新黑洞质量还相当于约80个太阳。这也是迄今所观测到的距地球最遥远的黑洞合并事件,距地球约90亿光年。

引力波怎么探测

科学家又探测到4次引力波

其次,这是人类第一次同时观测到来自同一个天文事件的引力波和电磁波,使得确认宿主星系成为可能。这一事件展示了引力波与电磁波等不同研究团队之间开展合作的重要性,也标志着“多信使天文学”跨入新时代。

另3次黑洞合并事件发现于2017年8月9日至23日期间,它们与地球的距离介于30亿至60亿光年之间。

北京时间16日晚22时,包括我国在内的多国科学家宣布,人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”由这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

自2015年以来,科学家已探测到10次由黑洞合并事件产生的引力波,另外还探测到1次由两颗中子星碰撞事件产生的引力波。

哈里说,如果没有引力波研究,中子星的许多性质都将是长期悬而未解的谜,包括在强引力作用下怎么弯曲变形、合并时将会发生什么情况、质量多大时会形成黑洞等等。

引力波是一种“时空涟漪”,类似石头丢进水里产生的波纹。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就预言了引力波的存在,但曾长期缺乏观测证据。

具体到这次事件,双中子星合并之后变成了什么,依然没有答案。科学家列出了两种可能性,一种是变成了非常大质量的中子星,另一种是变成了黑洞。但不管是什么,它的质量大约相当于2.74个太阳。

引力波也被称为“时空的涟漪”。1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言,剧烈的天体活动会带动周围的时空一起波动,这就是引力波的由来。此后百年间,科学界一直在寻找引力波的存在。此前,人类已经发现4例由双黑洞合并产生的引力波。

哈里说,中子星引力波可以用来直接测量到源的距离,而相应的电磁信号给出了速度,由此可用来校准宇宙膨胀速度,即所谓哈勃常数,从而进一步回答宇宙从哪里来、又往哪里去等重大问题。

仅仅在LIGO观测到引力波信号后的1.7秒,美国费米太空望远镜探测到名为GRB170817A的伽马射线暴。“费米几乎在同一时间观测到伽马射线暴,让我们更加兴奋,也更有紧迫感。”加州理工学院LIGO数据分析小组负责人艾伦·温斯坦教授回忆说。

第三,地面红外望远镜探测到了中子俘获过程,从而第一次提供确凿证据证实了中子星合并就是宇宙金、铂等超铁元素的主要起源地。

据科学家介绍,2017年8月17日,美国激光干涉引力波天文台发现一个新的引力波信号GW170817。这个信号是一个由双中子星合并产生的引力波。全球约70个地面及空间望远镜从红外、X光、紫外和射电波等多个波段开展后续观测。这其中,也包括中国架设在昆仑站的南极巡天望远镜AST3-2。

他指出,迄今探测到的5次引力波信号都与爱因斯坦的广义相对论理论完全吻合,但广义相对论却与量子力学不相容,因此一些观点认为广义相对论需要修正。诸如GW170817等事件是少数能在引力极限情况下验证广义相对论的办法之一。“我们还有可能观测到更强、更清晰的信号,那也许能向我们展示爱因斯坦引力理论所不能解释的东西。”

本文由金沙澳门官网dkk发布于生命科学,转载请注明出处:人类首次“看见”引力波意味着什么?

关键词: