这一次,你终于能「看」到引力波的光辉了

摘要

北京时间 2017 年 10 月 16 日晚 22 点,全球各大天文台和研究中心联合发布了一个重大发现,人类首次直接探测到了两颗中子星碰撞时产生的引力波,以及它们碰撞时发出的光芒。

从理论到证明,从质疑到承认,引力波终于再次被探测到,而这一次,我们终于「看」到了它的存在。

北京时间 2017 年 10 月 16 日晚 22 点,全球各大天文台和研究中心联合发布了一个重大发现,人类首次直接探测到了两颗中子星碰撞时产生的引力波,以及它们碰撞时发出的光芒。这也是人类第一次通过引力波和光学两种方式对同一天文事件进行观测。


从声波到光线

早在 1916 年,爱因斯坦就根据广义相对论,在理论上预言了引力波的存在,但由于重力相对电磁力来说极其微弱,所以很对它进行直接观测。直到引力波理论诞生百年后,LIGO 团队宣布在 2015 年 9 月 14 日 9 时 51 分完成了人类对于引力波的首个直接探测结果,其探测到的引力波源于双黑洞并合。

首次引力波事件探测到了发生在 14 亿光年以外,两个黑洞碰撞完成后「逃逸」出来的能量,而这一丝能量以一段声波的形式被记录下来。LIGO 的 Hanford 观测台负责人 Michael Landry 做客 2017 年的极客公园创新大会(GIF)时,对这段声波进行了现场还原。

此后,人类科学家又陆续确认探测到三次引力波事件,而这几次的引力波都是源自于双黑洞合并。引力波能够穿透电磁波所无法穿透的空间,但由于黑洞本身不发光,所以这些天文事件并不能用望远镜观测到。


首次「可见」的引力波

2017 年,Rainer Weiss、Kip S. Thorne 和 Barry C. Barish 因成功探测到引力波,被授予诺贝尔物理学奖,而这次双中子星的合并事件则标志着天文学新的时代到来,有人说这次探测的重要意义不亚于两年前首次发现引力波。

根据 LIGO 发布的数据,此次发生碰撞的两个中子星距离地球只有 1.3 亿光年,中子星直径约 20 公里。中子星是除黑洞外密度最大的星体,一勺中子星上物质的质量约为十亿吨。当这两个中子星互相缠绕旋转时,它们发射出 100 秒可被检测的引力波,在发生碰撞后的两秒内,合并产生的超高密度物体发射出伽马射线,也就是在地球上可见的「光芒」。


通过对此次引力波光学信号的观测和光谱分析,首次提供确凿证据证实了中子星合并是宇宙中金银等元素的主要起源。


多信使天文学时代

此次探测事件是多方合作的结果,在 LIGO 和 Virgo 团队初步确定方位坐标后,世界各地的探测站在几小时内开始搜索天空中的讯号,最终有 70 个观测台观察到了此次引力波对应的天文事件。这也是人类历史上第一次使用引力波天文台和电磁波望远镜同时观测到同一个天体物理事件,标志着以多种观测方式为特点的「多信使」天文学进入一个新时代。


LIGO 相关负责人表示,「在 20 世纪 80 年代后期首次对 LIGO 进行规划时,我们就提到需要一个包括欧洲在内的引力波观测台的全球联网系统帮助定位引力波源,今天我们迎来了一个新的天文学时代,在日本和印度的完成增设天文台的计划后,它将更加完善。」

图片来源:LIGO

编辑:早优夫斯基

打开极客公园App阅读更多内容

最新文章

极客公园

用极客视角,追踪你最不可错过的科技圈。

极客之选

新鲜、有趣的硬件产品,第一时间为你呈现。

顶楼

关注前沿科技,发表最具科技的商业洞见。