引力波被證實(shí)，天文學(xué)新時(shí)代開(kāi)啟

科學(xué)家們認(rèn)為宇宙中可能還存在著我們尚未探測(cè)到的更高能的事件，如黑洞的相互合并。這類(lèi)事件應(yīng)該會(huì)產(chǎn)生某種特征信號(hào)，而這樣的信號(hào)是可以被“先進(jìn)LIGO”系統(tǒng)捕捉到的。

先進(jìn)LIGO探測(cè)器

從本質(zhì)上而言，“先進(jìn)LIGO”系統(tǒng)采用的探測(cè)手法是相當(dāng)簡(jiǎn)單而直接的，它利用了引力波輻射的本性和它最重要的性質(zhì)之一。引力波會(huì)造成空間的拉伸或壓縮，其頻率和強(qiáng)度取決于形成這種引力波的天文事件所具有的一系列特征，如兩個(gè)相互繞轉(zhuǎn)天體各自的質(zhì)量大小、它們兩者之間的間距以及這一系統(tǒng)距離地球的遠(yuǎn)近�！跋冗M(jìn)LIGO”設(shè)施包括兩條互相垂直的長(zhǎng)臂，長(zhǎng)度均為4公里。將一束激光用分光鏡分成夾角為90度的兩束，然后兩束激光分別被4公里外的反射鏡反射回來(lái)并發(fā)生干涉，并且這樣的反射可以來(lái)回進(jìn)行多次，從而大大增加激光運(yùn)行的路徑長(zhǎng)度。由于頻率和波長(zhǎng)完全一致，在正常情況下，這兩束激光應(yīng)該是完全相同的，但是如果存在引力波作用，則會(huì)對(duì)這兩束激光的波長(zhǎng)頻率產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致兩束激光在疊加的干涉條紋上出現(xiàn)改變。這樣的改變將能夠讓科學(xué)家們判斷兩個(gè)繞轉(zhuǎn)天體各自的質(zhì)量大小、它們之間的間距以及這玩意系統(tǒng)到地球之間的距離等豐富的信息。

先進(jìn)LIGO包括兩處設(shè)施，分別位于美國(guó)西北部（華盛頓州）以及美國(guó)東南部（路易斯安那州）。如果這兩處設(shè)施均觀測(cè)到同樣的信號(hào)，那么我們幾乎就能夠肯定我們的確是觀測(cè)到了引力波信號(hào)了。目前版本的LIGO系統(tǒng)對(duì)于質(zhì)量在1倍太陽(yáng)質(zhì)量到數(shù)百倍太陽(yáng)之間之間的兩個(gè)黑洞合并過(guò)程可能產(chǎn)生的引力波信號(hào)最為敏感，且其探測(cè)能力可以覆蓋距離地球數(shù)百萬(wàn)光年之外——在這樣一個(gè)巨大的空間范圍內(nèi)，符合條件的黑洞合并事件每年都會(huì)至少發(fā)生幾次。

意義重大的引力波

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)將是對(duì)愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的又一次證明，后者在將近100年前便預(yù)言了引力波的存在。但引力波被首次直接探測(cè)到的意義還遠(yuǎn)不僅于此，它還有著更加重大的意義。作為時(shí)空本身的震動(dòng)，引力波常常會(huì)被人和聲波進(jìn)行對(duì)比。事實(shí)上，引力波望遠(yuǎn)鏡能夠讓科學(xué)家們?cè)诠鈱W(xué)望遠(yuǎn)鏡“看到”某個(gè)現(xiàn)象的同時(shí)“聽(tīng)到”它的“聲音”。

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