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2017年天文学的重大发现引力波

2017年8月17美国国家科学基金会(NSF),在位于华盛顿汉福德和路易斯安那州利文斯顿的地面观测站激光干涉引力波天文台(LIGO),宣布LIGO探测到了由双中子星并合引力波事件。中国、德国、英国和法国等国的,全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电波等波段开展观测,同时确认来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系的信号,即:所谓“GW 170817”事件。

二元中子星产生的引力波概念图

爱因斯坦曾在一个世纪前的广义相对论中预言了引力波的存在,而科学家们已经尝试了50年。爱因斯坦认为这些波是由巨大的、加速的物体所产生的时空结构中的涟漪,如黑洞围绕着彼此旋转。科学家们有兴趣观察和描述这些波,以便更多地了解产生它们的来源和重力本身。

LIGO探测代表着人们期待已久的第一步,即将开启一个全新的天体物理学分支。我们所知道的关于宇宙的几乎每一件事都来自于通过电磁波谱——无线电、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽玛射线——探测和分析光的所有形式。对引力波的研究为宇宙打开了一扇新的窗户,科学家们希望它能提供关键的信息,以补充我们通过电磁辐射可以学到的东西。

在引力波和伽玛射线爆发15小时后,光源在紫外光中出乎意料的亮,但它很快就消失了

就像在天文学的其他领域一样,天文学家也需要地面和天基观测站来充分利用这个新窗口。LIGO对引力波的敏感度在10到1000赫兹之间(10到1000赫兹)。天基系统能够探测到较低频率的波,从0.0001到0.1 Hz,并探测不同类型的源。NASA正与欧洲航天局(ESA)密切合作,开发基于太空的引力波天文台的概念。

GW是由两颗中子星的最后几分钟产生的,它们之间的距离越来越近,最终合并

GW170817是由LIGOVirgo探测器于2017年8月17日观测到的引力波(GW)信号。GW是由两颗中子星的最后几分钟产生的,它们之间的距离越来越近,最终合并,这是第一个由非重力的方法证实的GW观测。GW170817的持续时间约为100秒,并显示了两颗中子星的吸入强度和频率的特征。GRB 170817A的一段短(约2秒)的伽马射线爆发,由费米和整体宇宙飞船在GW合并信号后的1.7秒开始。时间虽然有限,但它显示了一个与引力波位置重叠的大区域。长期以来的理论认为,短的伽马射线爆发是由中子星的合并引起的。

哈勃观察到kilonova在6天内逐渐消失

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微小。科学家们在对这个光学对应体进行观测时候,发现这两个中子星合并的过程中产生了大量的重元素,比如金,珀,以及铀之类。这是对之前理论的一次证实。这些重元素在这次引力波中被制造出来,并随后被撒播到宇宙各处,或许其中一部分会有一天落到地球上,最终成为了我们婚礼上的爱情信物!

星系中两颗中子星或者两个黑洞合并形成超级黑洞,有可能被其引力波踢出星系。

3C186星系被踢出的黑洞

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