6月17日電 時隔四個月,美國激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)再次放出重磅消息,宣布“又探測到了一個引力波事件”。人類第二次探測到被稱為“時空漣漪”的引力波,此消息一出,立刻在學(xué)界激起“千層浪”??茖W(xué)家稱,這次探測進(jìn)一步印證了愛因斯坦廣義相對論的正確性,同時也是天文學(xué)的一個里程碑。專業(yè)人士討論的火熱,那么,關(guān)于這次引力波發(fā)現(xiàn),從科普的角度,我們應(yīng)該知道些啥?
“時空的漣漪”
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。
引力波的概念聽上去艱澀難懂,但用通俗的方法解釋,引力波就像一個池塘中投下一枚石子所引起的漣漪,只不過,引力波是時空的漣漪。
不過,100年來,誰也無法證實(shí)引力波存在,直到今年2月,美國科學(xué)家宣布他們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”。
兩次引力波都源自黑洞合并
根據(jù)愛因斯坦預(yù)言,強(qiáng)引力場事件可產(chǎn)生引力波,比如黑洞合并、脈沖星自轉(zhuǎn)以及超新星爆發(fā)等。而目前,科學(xué)家探測到的兩次引力波事件都是由黑洞合并引發(fā)的。
首次探測到引力波發(fā)生在去年9月14日。根據(jù)LIGO公布的信息,兩個質(zhì)量分別為約29倍太陽質(zhì)量和約36倍太陽質(zhì)量的黑洞不斷靠近,旋轉(zhuǎn),并最終合并成一個黑洞。據(jù)推測,這次合并發(fā)生在13億年前,合并過程中產(chǎn)生的引力波經(jīng)漫長的傳播最終抵達(dá)地球。
LIGO第二次探測到引力波,也就是此次宣布的“引力波事件”,是在去年的12月26日??茖W(xué)家稱,兩個初始質(zhì)量分別為約14倍太陽質(zhì)量和約8倍太陽質(zhì)量的黑洞,合并成一個約21倍太陽質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)黑洞,產(chǎn)生的引力波經(jīng)過14億年的漫長旅行,抵達(dá)地球。
此外,研究人員還曾捕捉到第三個“疑似信號”,但由于該信號太過微弱而無法確認(rèn)。
美國天文學(xué)機(jī)構(gòu)功不可
兩次探測到引力波信號,美國激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)功不可沒。而該項(xiàng)目能夠成功,靠的則是“幾十年磨一劍”,再加上那么一點(diǎn)運(yùn)氣。
LIGO項(xiàng)目的構(gòu)想最早源于1967年。經(jīng)過持續(xù)不斷的研究論證,該項(xiàng)目1991年開建,1999年建成。2002年,LIGO項(xiàng)目正式開始探測,但直到2010年什么也沒找到。經(jīng)過5年的改造升級,2015年9月14日剛試運(yùn)行沒幾天,沒想到就幸運(yùn)的“撞到”了引力波。
值得一提的是,在作為中國大陸唯一LIGO科學(xué)合作組織成員,清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)也在探測引力波的項(xiàng)目中作出了貢獻(xiàn)。
探測到引力波的意義
LIGO科學(xué)合作組表示,第二次探測到引力波的一個重要意義在于,它能夠幫助估算黑洞合并事件的發(fā)生概率。
LIGO項(xiàng)目組稱,一次探測可能只是個例,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),從而真正開啟一個全新的“引力波天文學(xué)時代”。
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。