科學(xué)家探測到新型引力波:“時(shí)空漣漪”知多少?
時(shí)間:2017-10-17
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美國激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)再次放出重磅消息,宣布“探測到中子星并合產(chǎn)生的引力波”。那么,被稱為“時(shí)空漣漪”的引力波到底是什么?多次發(fā)現(xiàn)引力波又有怎樣的重要意義?
要說發(fā)現(xiàn)引力波,首先要知道引力波是什么。早在百年之前,愛因斯坦就在其廣義相對論論文中對引力和引力波進(jìn)行了論證。他提出,引力的本質(zhì)是時(shí)空幾何在物質(zhì)影響下的彎曲;引力的作用以波動的形式傳播,即引力波。
2017年1月4日,激光干涉引力波天文臺(Laser Interferometry Gravitational-wave Observatory,簡稱LIGO)收到了一個(gè)難以察覺的信號,科學(xué)家們在經(jīng)過分析后,迅速將其確定為引力波。
引力波的概念聽上去艱澀難懂,但用通俗的方法解釋,引力波就像一個(gè)池塘中投下一枚石子所引起的漣漪,只不過,引力波是時(shí)空的漣漪。
不過,100年來,誰也無法證實(shí)引力波存在,直到16年2月,美國科學(xué)家才宣布他們于2015年9月首次探測到了引力波。這次引力波事件被認(rèn)為印證了愛因斯坦的假說,因此也被稱為“來自愛因斯坦的圣誕禮物”。
而且,此前4次發(fā)現(xiàn)的引力波都是可以“聽到”的。在一片嘈雜的背景噪音中,一聲“噗”的清脆聲響,如水滴落水,持續(xù)時(shí)間短暫得不到1秒,這正是由引力波轉(zhuǎn)化成的宇宙之聲。第5次發(fā)現(xiàn)的引力波,不僅能“聽到”,還能用天文望遠(yuǎn)鏡“看到”。
科學(xué)家稱,以前天文學(xué)只能借由電磁波進(jìn)行觀測,但很多物質(zhì)靠電磁波觀測是看不到的。現(xiàn)在測到引力波之后,可以借由引力波觀測天體,比如黑洞、暗物質(zhì)等,研究宇宙早期的結(jié)構(gòu)和演化。
引力波是愛因斯坦廣義相對論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證中最后一塊缺失的“拼圖”,它的發(fā)現(xiàn)是物理學(xué)界里程碑式的重大成果。
LIGO項(xiàng)目組曾在第二次探測到引力波后稱,一次探測可能只是個(gè)例,而此番再次探測到引力波則證明引力波信號的探測并非罕見事件,有理由預(yù)期未來還將有更多探測案例的出現(xiàn),從而真正開啟一個(gè)全新的“引力波天文學(xué)時(shí)代”。
在第四次探測到引力波后,有科學(xué)家表示,相隔萬里的探測器首次共同探測到引力波,對旨在破解宇宙奧秘的國際科學(xué)探索來說,是一個(gè)“令人激動的里程碑”。
此次首次發(fā)現(xiàn)新型引力波同樣具有重大意義。黑洞合并產(chǎn)生的引力波信號通常持續(xù)不到一秒,而中子星合并產(chǎn)生的信號能持續(xù)一分鐘。另外,中子星比黑洞質(zhì)量小,產(chǎn)生的引力波能量更小,信號衰變時(shí)間更長。因此探測中子星合并產(chǎn)生的引力波信號,不僅能更精準(zhǔn)地驗(yàn)證愛因斯坦相對論對引力波的預(yù)測,還能為研究中子星起源提供更多線索。
而且,科學(xué)家們首次在可見光下直接觀測到引力波,引力波探測將迎來全新時(shí)代。即繼通過“聽”時(shí)空漣漪的振動信號后,傳統(tǒng)望遠(yuǎn)鏡還能通過“看”來捕捉引力波信號。