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新引力波发现意味着什么 引力波的发现有什么意义 引力波最新消息

这几天“引力波”算是火了。这可以说是人类历史上第一次“看见”真正的引力波,嚯,这家伙。关于引力波,很多人估计还不太熟悉,下面9号小编带你来详细了解一下引力波吧!

新引力波发现

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。

据科学家介绍,2017年8月17日,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)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。

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。

LIGO和费米在遇到强信号时,会自动向天文界发送警报。这是一场与时间的赛跑,世界范围内的望远镜后续观测随即启动。大约11个小时后,位于智利的斯沃普望远镜率先观测到此次信号的光学对应物——位于一个叫NGC4993星系的双中子星系统。

基于AST3-2独立收集到的数据,科研人员还计算出,此次两颗致密中子星合并的过程共抛射出超过3000倍地球质量的物质,这些物质携带有巨大能量,抛射速度达到0.3倍光速。

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。

什么是引力波?

广义相对论告诉我们:在非球对称的物质分布情况下,物质运动,或物质体系的质量分布发生变化时,会产生引力波。在宇宙中,有时就会出现如致密星体碰撞并合这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空,扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此引力波的本质就是时空曲率的波动,也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。

下面这个动画来自佛罗里达大学的S. Barke,显示了两个黑洞相互绕旋慢慢靠近最后并合的全过程。过程中黑洞周围的时空被剧烈扰动,最后以引力波的形式传播出去。

引力波的强度由无量纲量h表示。其物理意义是引力波引起的时空畸变与平直时空度规之比。h又被称为应变,它的定义可以用下图说明。

引力波竖直穿过由静止粒子组成的圆所在平面时,圆形状发生的变化。

由上图可见,在引力波穿过圆所在平面的时候,该圆会因为时空弯曲而发生畸变。圆内空间将随引力波的频率会在一个方向上被拉伸,在与其垂直的方向相应地被压缩。为了便于解释引力波的物理效应,图中所显示的应变h大约是0.5,这个数值远远大于引力波的实际强度。哪怕是很强的天体物理引力波源所释放的引力波强度,到达地球时也只有10-21。这个强度的引力波在整个地球这么大的尺度上产生的空间畸变不超过10-14米,刚好比质子大10倍。

引力波的发现为何有这么大的波动

为什么中子星引力波引起天文界震动?专家们说,主要原因有三个。

首先,这是人类第一次探测到双中子星合并。LIGO项目组成员、美利坚大学天体物理学家格雷戈里·哈里告诉记者,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。

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。

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。

“我想说的是,这是第一次我们既能‘看到’也能‘听到’一个天文事件,这些不同的‘感官’体验将能给我们很多信息。”哈里说,“引力波天文学才刚刚开始,随着21世纪向前发展,我们可以期待引力波观测将为宇宙学、天文学、天体物理学、核物理学和引力学以及其他领域带来更多见解。”

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。

南非夸祖鲁-纳塔尔大学的引力波研究专家马寅哲在发给记者的一份电子邮件中开玩笑说:“如果有人问带着金戒指的女性朋友,她的金戒指从哪儿来?她应该说,这是从银河系中的合并中子星那里产生的。”

发现引力波意味着什么?

“爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测,并且他从未相信过黑洞的存在。不过,我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。”——马克斯普朗克引力物理研究所(阿尔伯特爱因斯坦研究所)所长艾伦(Bruce Allen)

“通过这项发现,我们人类开启了一场波澜壮阔的新旅程:一场对于探索宇宙那弯曲的一面(从弯曲时空而产生的事物和现象)的旅程。黑洞的碰撞和引力波的观测正是这个旅程中第一个完美的范例。”——索恩(Kip Thorne)

“引力波的直接探测实现了50年前就设定好了的伟大目标:直接探测难以捕捉的事物,更好地理解宇宙,以及,在爱因斯坦广义相对论100周年之际完美地续写爱因斯坦的传奇。” ——加州理工学院,LIGO天文台的执行官莱兹(David H. Reitze)

“这项探测是一个是时代的开始:引力波天文学研究领域现在终于不再是纸上谈兵。”——LSC发言人,路易斯安那州立大学物理与天文学教授冈萨雷斯(Gabriela González)

“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,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。吹进来的第一缕清风,就带来了一个重大的信息:极重的恒星级双黑洞系统存在并可以在足够短的时间(10亿年)内并合。这是让我们始料未及的。谁能知道在将来的更多的探测中,LIGO和一众引力波探测器能带给我们什么样的惊喜呢?” ——马克斯普朗克引力物理研究所、清华大学博士后,胡一鸣

“不少亲朋好友问过我,你在研究些什么。我都这么回答:我们在找另一种光,一旦找到,意味着人类从此有了第六感,就像有了超能力,用一双天眼饱览神秘宇宙中无尽的奥妙。现在,我们,找到了!” ——马克斯普朗克引力物理研究所博士生

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来自:易道禅修  > 风水类
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