【热点聚焦】LIGO和VIRGO宣布探测到新的引力波

第125期 2017-09-28 10:33:06
来源:中国科技网综合
作者: 编辑:赵卫华 范琪
【编者按】

LIGO和VIRGO宣布探测到新的引力波事件,一个31倍太阳质量的黑洞和一个25倍太阳质量的黑洞,并和成53倍太阳质量的黑洞,这次事件称为GW170814,距离我们约为18亿光年。这次黑洞并和事件GW170814,地球上接收到信号的时间为北京时间2017年8月14日18时30分43秒。现在有三个探测器同时检测到引力波,可以更好地定位引力波在天区发生的位置。那么,引力波是什么?为什么探测引力波如此困难?用当前探测引力波的途径和方法取得了哪些成果?发现引力波意味着什么?

美国的LIGO和欧洲的VIRGO天文台联合宣布探测到新的引力波

LIGO和VIRGO宣布探测到新的引力波事件,一个31倍太阳质量的黑洞和一个25倍太阳质量的黑洞,并和成53倍太阳质量的黑洞,这次事件称为GW170814,距离我们约为18亿光年。

引力波是什么?

引力波的基础理论来自广义相对论中的引力辐射理论,相对论中预言了引力波会产生于强引力场的天体事件。有趣的是宇宙中的强引力场天体非常之多,比如超大质量黑洞合并,脉冲星自转、超新星爆发等都是引力波的强有力来源。引力波与电磁波天文学又有不同的地方,比如引力波无法通过电磁辐射直接观测,引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的,可以传播至很远的宇宙空间。

发现引力波意味着什么?

从科学意义上看,引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波也可以产生于宇宙大爆炸中,这就是说大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波,就可以揭开宇宙的各种谜团,甚至了解宇宙的开端和运行机制。

有哪些装置可探测引力波?

目前比较著名的要数激光干涉引力波天文台,1999年建成的时候,造价接近4亿美元,在美国路易斯安那州列文斯顿和华盛顿州的哈福德之间有两个探测器,呈现L型排列,利用迈克耳逊干涉仪原理进行测量引力波。L型测量臂很长,达到4公里,两个测量臂垂直排列,两端各有反射镜面。科学家认为激光在测量反射臂上来回反射,如果干涉条纹发生了变化,就说明探测到了引力波事件。2005年之后,激光干涉引力波天文台再次进行了升级,使用更高功率的激光器和避震措施,降低误差。

中国这个新探测计划,能否证明引力波的存在?

清华大学天体物理中心和天仪研究院21日在京发布“天格计划”,将发射24颗微小卫星组成星座,探测引力波电磁对应体。

“天格计划”的目标是探测引力波在伽马射线波段的电磁对应体。这是一种伴随引力波暴发产生的电磁辐射,其探测对理解极端条件下的天体物理过程非常重要。清华大学工程物理系及天体物理中心教授冯骅表示,与LIGO事件成协的伽马射线短暴具有明亮、稀有等特点,可利用立方星平台搭载先进闪烁体探测器实现探测,通过卫星组网逐步实现全天覆盖,利用信号的时间延迟进行定位。目前该项目已完成初步科学论证设计报告,成功研制了实验室测试系统,其科学意义和可行性得到了相关领域专家的认可。

“天格计划”的原理是向距离地面600公里的太空中发射24颗卫星,组成一个覆盖全天的卫星星座,以实现24小时不间断地对伴随引力波的电磁辐射进行监测,并且可以通过多颗卫星获得的信号时延,来对引力波的源头进行精密定位。“天格计划”首颗技术验证星将于2017年底完成研制工作,计划在2018年年中搭载快舟十一火箭,完成卫星发射入轨。

与美国科学家去年直接探测到引力波相比,“天格计划”属于是探测引力波的副产品。但是,这一探测如能实现,将是对引力波理论的又一次有力证明。

而这一次中国清华大学和天仪研究院联合发起的引力波电磁辐射探测项目,无疑就是对引力波进行侧面验证的一个机会,项目自身也是诺贝尔奖级别的。

从相关中国科学家的讲话来看,这个项目已是箭在弦上,2018年就将发射首颗卫星。同时,科学家们在不同场合的采访中,也都不约而同地表示出,这个项目具备拿诺奖的分量。