物理学家宣布第四次探测到引力波,系欧美两地探测器共同发现

赵熙熙/中国科学报

2017-10-10 15:49

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物理学家日前宣布他们第四次探测到引力波,这是欧洲和美国的探测器首次共同发现引力波。
引力波由黑洞等天体在碰撞过程中产生,可把它想象成石头丢进水里产生的波纹。100多年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在,但直到2015年才首次获得证实。
自2007年以来,位于意大利比萨市附近的处女座天文台一直在寻找这种时空结构的涟漪。但是当它的美国“表兄”、先进的激光干涉引力波天文台(LIGO)首次历史性地探测到引力波时,处女座正在进行升级,并且该天文台在随后的两次观测中也没有采取行动。
位于意大利比萨市附近的处女座天文台。
今年8月1日,处女座天文台在历时5年、斥资2700万美元的升级后重新加入了狩猎活动,结果两周后就与美国探测器共同探测到引力波信号。
物理学家于9月27日在意大利都灵市举行的新闻发布会上宣布,8月14日,处女座天文台和LIGO都探测到源自两个旋转黑洞合并在一起时产生的引力振动,它们的质量分别是太阳质量的31倍和25倍。这次碰撞发生在距离地球大约5.4亿秒差距(18亿光年)之外。合并后的总质量相当于53个太阳,约3个太阳的质量转变成能量以引力波的形式释放。这一发现将以论文形式发表在美国《物理学评论通讯》上。之所以探测到引力波信号与宣布发现之间隔了一段时间,是因为科学家还要分析和确认相关数据。
用3个探测器来观察这个事件,而不是LIGO的两个探测器,使得研究人员能够极大提高有关此次合并黑洞位置和距离信息的准确性。
对于在这个项目上工作了20多年的处女座团队来说,这一发现证明了所花费的时间和精力都是值得的。“这对我来说是一件大事。”处女座天文台联合创始人、法国尼斯蔚蓝海岸大学物理学家Alain Brillet说。Brillet从1980年开始游说建立一个欧洲引力波探测器,现在他就要退休了。Brillet说:“我很高兴能够确保自己的工作并非一无所获。”
“我们有信誉。至少我们可以证明我们做出了承诺,同时也可以兑现我们的承诺。”处女座合作项目发言人、荷兰阿姆斯特丹自由大学物理学家Jo van den Brand补充道。
美国项目组的两个引力波探测器此前于2015年9月、2015年12月和今年1月先后3次探测到引力波。处女座项目组由20个欧洲研究团队的280多名物理学家和工程师组成。
美国引力波项目资助方、美国国家科学基金会主席France Cordova在一份声明中说,相隔万里的探测器首次共同探测到引力波,这对旨在破解宇宙奥秘的国际科学探索是一个“令人激动的里程碑”。
今年的观测工作于8月25日结束,目前两个天文台都在进行升级,这将使它们的灵敏度提高一倍。“这仅仅是由处女座和LIGO联合组成的观测网络工作的开始。”LIGO合作项目发言人、麻省理工学院物理学家David Shoemaker说,“技术升级将使LIGO探测器更加灵敏,在计划于2018年晚些时候开始的下一轮观测中,我们将会每周甚至更频繁地获得这样的探测结果。”
科学家认为,多次明确探测到引力波信号表明,引力波并非偶然事件,未来将有可能继续探测到中子星等其他天体在碰撞过程中产生的引力波。
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。引力波的存在是广义相对论洛伦兹不变性的结果,因为它引入了物质相互作用的传播速度有限的概念。相比之下,引力波不能够存在于牛顿的经典引力理论当中,因为牛顿的经典理论假设物质的相互作用传播是速度无限的。各种各样的引力波探测器正在建造或者运行当中。可能的引力波探测源包括致密双星系统(白矮星、中子星和黑洞)。
(原题为《欧美探测器共同发现引力波 极大提高相关研究准确性》)
责任编辑:崔烜澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 引力波

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