僅僅半年時間,科學家捕獲了39次引力波,宇宙秘密正在被解開

天空之城 2020/10/30 檢舉 我要評論

1916年,愛因斯坦根據自己的廣義相對論,提出了一個預言,那就是引力波的存在。

預言很容易,驗證卻很難。科學家們用了整整100年的時間,在2016年才終於證明了愛因斯坦的預言,發現了引力波。

引力波的探測,的確給我們帶來了巨大的挑戰。但是,接下來的「劇情」恐怕就大大出乎我們的預料了。在完成了第一次引力波探測後,人類在這方面的研究就像是「開了竅」一樣,一發而不可收。此後的引力波探測雖然仍然存在難度,但不再像此前一百年那樣難以企及,越來越多的引力波被發現。

不得不說,雖然距離第一次發現引力波只過去了4年,但現在科學家對於引力波的探測,已經可以說是遊刃有餘。 僅僅在2019年4月1日到10月1日期間,LIGO-Virgo合作項目就在宇宙中發現了多達39次引力波,平均每週就有1.5次。

LIGO-Virgo合作指的是兩座專門用於探測引力波的天文臺,其中LIGO指的是鐳射干涉引力波天文臺,有兩個部分的觀測來形成干涉,其中一個臂位於美國Livingston市,另一個位於美國Hanford市;Virgo指的是室女座干涉儀,位於義大利比薩附近。

(圖片說明:室女座干涉儀)

它們是目前世界上最先進的引力波探測天文臺,並且多次合作,以增強觀測能力。在前幾次發現了引力波後,科學家們對兩個天文臺進行了升級,增強了觀測能力,才有了這39次新的引力波事件被發現。迄今為止,引力波瞬態目錄2一共已經記錄下50次引力波事件了。

引力波的發現絕不僅僅是驗證愛因斯坦理論而已,它如今已經成為了科學家探測宇宙的重要工具,幫助我們理解黑洞、中子星等緻密天體的性質。通過引力波瞭解它的波源,就像是在順藤摸瓜,可以讓我們獲得很多有用的資訊。

(圖片說明:鐳射干涉引力波天文臺)

LIGO科學合作組織(LSC)成員、西北大學的天文學家Christopher Berry指出:「引力波天文學具有革命性,它能夠向我們展示那些隱藏在角落中的黑洞和中子星的生活。僅僅用了5年的時間,我們就從完全不知道雙黑洞存在,發展到了擁有超過40個黑洞名錄的今天。第三次觀測取得了比以往更加豐富的收穫,將它們和此前的發現結合在一起,就能夠繪製一幅遍佈著五花八門的雙星系統的宇宙畫卷。」

的確,通過引力波的探測,科學家們發現了許多此前從未探測到過的黑洞。同時,通過對引力波的追蹤,我們還能觀測到雙黑洞、雙中子星、黑洞-中子星等多種緻密雙星系統的秘密,揭示宇宙中最極端天體和事件的物理法則。因此,引力波的探測對我們來說極其重要。

GW 190412是一次雙黑洞併合時間,它的名字裡GW是引力波gravity wave的首字母縮寫,後面的數位代表科學家觀測到這一事件的日期。這是科學家發現的第一組品質極度不平衡的雙黑洞併合事件,此前的雙黑洞相撞事件中的兩個主角,一般質量相差都不大,而這種「最萌質量差」的雙黑洞併合可以讓我們以全新的角度進行觀測和研究。

和它不同的是,GW 190425的兩個主角都是中子星。中子星的質量和密度都比黑洞小,因此產生的引力波也相對微弱一點,更難以被探測,這是人類第二次探測到雙中子星相撞,第一次是在2017年8月。

GW 190521更加特別,在這次雙黑洞併合事件中,科學家首次證明了中等質量黑洞的存在,填補了恒星級黑洞和超大質量黑洞之間的空白。

GW 190814也非常值得關注,因為這是科學家第一次看到了絕對不平衡的引力波事件,事件的雙方分別是一個黑洞和一顆中子星。

隨著他們觀測到的引力波事件越來越多,這種僅僅以日期來命名的方式已經不夠了,甚至不得不加上具體的發現時間(世界協調時間UTC),比如GW 190426_152155和GW 190924_021846。

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