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科學家再次探測到引力波信號:源自14億年前的黑洞合并

  北京時間6月16日凌晨1:15,正在美國圣迭戈參加再次召開的第228屆美國天文學會的LIGO科學合作組(LSC)和Virgo合作組的科學家舉行新聞發布會,報告他們再次探測到引力波信號的消息。這是14億年前兩個遙遠的黑洞相互合并過程所產生的時空擾動,該事件的漣漪穿越宇宙,被地球上的人們探測到。此番再次探測到引力波信號證明引力波信號的探測并非罕見事件,有理由預期未來還將有更多探測案例的出現,從而真正開啟一個嶄新的引力波天文學時代。

這張示意圖展示的是黑洞合并過程產生的時空漣漪——引力波,其正從合并發生區域向周圍空間傳播。此次LIGO探測到的黑洞合并事件牽涉到兩個質量分別為14倍和8倍太陽質量的黑洞,它們合并之后形成了一個質量為21倍太陽質量的新黑洞

藝術示意圖:LIGO探測到兩個正在合并過程中的黑洞


LIGO已經大大增加了已知質量的黑洞數量。這一探測器已經確鑿無疑地探測到了兩次引力波事件,對應兩次獨立的黑洞合并事件(如圖所示,兩個較小質量的黑洞合并成為較大質量的黑洞)。在每一次事件中,LIGO都精確測定了參與事件黑洞各自的質量以及合并后黑洞的質量。圖中虛線標出的是LIGO探測到的一次疑似事件,其由于信號太過微弱而未能得到確認

來自愛因斯坦的圣誕禮物

再次探測到的引力波信號編號為GW151226,它是在2015年12月26日國際標準時03:38:53探測到的,信號顯示,兩個質量分別為大約14倍和8倍太陽質量的黑洞在合并之后形成了一個質量約為21倍太陽質量的黑洞,顯示有大約1倍太陽質量的物質被以引力波的形式釋放出去,項目研究人員稱這次的信號是“來自愛因斯坦的圣誕禮物”。

今日凌晨發布會現場發布的此次引力波事件的信號圖

在發布會一開始就由美國路易斯安那州立大學的LIGO科學合作組發言人加布艾拉·岡薩雷斯女士女士(Gabriela González)開門見山地宣布了再次探測到引力波的消息。 這是他們自從今年2月份宣布首次探測到引力波信號以來再次宣布探測到引力波信號。

什么是引力波

引力波是時空的漣漪,它是由宇宙中的一些最為劇烈的事件產生的,如大質量致密天體的碰撞或合并事件。引力波的存在早在1916年便已經由愛因斯坦預言,當時愛因斯坦證明了加速下的大質量物體將會扭曲時空,并產生從該源頭發出的時空漣漪。這種“漣漪”將以光速穿過宇宙,攜帶著關于產生它們的那次災難性事件和引力本質的珍貴信息。

在過去的數十年間,天文學家們已經找到大量證據證明引力波的存在,主要手段是通過引力波對銀河系中近距離繞轉天體運動產生的影響所開展的相關研究。這些間接研究的結果與愛因斯坦在100年前的預言吻合度相當好,如在考慮引力波帶走能量的情況之后,這類天體軌道的衰減過程完全符合愛因斯坦理論的計算結果。然而,從地球上直接探測引力波的信號盡管長期以來廣受科學界期待,但卻一直未能實現突破。之所以科學家們如此期待這項突破,是因為這將提供對于愛因斯坦廣義相對論新的,且更為直接的檢驗,并開啟人類研究宇宙的全新大門。科學家們希望他們能夠獲得更多的案例,從而能夠開展對黑洞合并頻率的研究,并幫助他們檢驗一些極端環境下物理理論的正確性,甚至可能引出更加深層的自然本質理論。

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