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天文学的重大发现——引力波

发布人:管理员

2017年天文学的重大发现——引力波

二元中子星产生的引力波概念图

爱因斯坦曾在一个世纪前的广义相对论中预言了引力波的存在,而科学家们已经尝试了50年。爱因斯坦认为这些波是由巨大的、加速的物体所产生的时空结构中的涟漪,如黑洞围绕着彼此旋转。科学家们有兴趣观察和描述这些波,以便更多地了解产生它们的来源和重力本身。

LIGO探测代表着人们期待已久的第一步,即将开启一个全新的天体物理学分支。我们所知道的关于宇宙的几乎每一件事都来自于通过电磁波谱——无线电、红外线、可见光、紫外线、x射线和伽玛射线——探测和分析光的所有形式。对引力波的研究为宇宙打开了一扇新的窗户,科学家们希望它能提供关键的信息,以补充我们通过电磁辐射可以学到的东西。

2017年天文学的重大发现——引力波

在引力波和伽玛射线爆发15小时后,光源在紫外光中出乎意料的亮,但它很快就消失了

就像在天文学的其他领域一样,天文学家也需要地面和天基观测站来充分利用这个新窗口。LIGO对引力波的敏感度在10到1000赫兹之间(10到1000赫兹)。天基系统能够探测到较低频率的波,从0.0001到0.1 Hz,并探测不同类型的源。NASA正与欧洲航天局(ESA)密切合作,开发基于太空的引力波天文台的概念。

2017年天文学的重大发现——引力波

GW是由两颗中子星的最后几分钟产生的,它们之间的距离越来越近,最终合并

GW170817是由LIGOVirgo探测器于2017年8月17日观测到的引力波(GW)信号。GW是由两颗中子星的最后几分钟产生的,它们之间的距离越来越近,最终合并,这是第一个由非重力的方法证实的GW观测。GW170817的持续时间约为100秒,并显示了两颗中子星的吸入强度和频率的特征。GRB 170817A的一段短(约2秒)的伽马射线爆发,由费米和整体宇宙飞船在GW合并信号后的1.7秒开始。时间虽然有限,但它显示了一个与引力波位置重叠的大区域。长期以来的理论认为,短的伽马射线爆发是由中子星的合并引起的。

2017年天文学的重大发现——引力波

哈勃观察到kilonova在6天内逐渐消失

引力波是大质量天体运动在时空中造成的涟漪,但是这种效应极其微弱。事实上,爱因斯坦本人对于人类能否最终探测到引力波也是没有多少信心的,因为引力波造成的效应实在太过微弱,打个比方,从距离我们4光年外的比邻星拉根线到地球上,当引力波信号通过造成时空扭曲时,这根线的长度会发生变化。通过对这根线长度变化的观测,我们就能判断有引力波通过。但是,当引力波通过时,这根4光年长的线的长度变化大约只相当于人的头发丝直径那么微小。科学家们在对这个光学对应体进行观测时候,发现这两个中子星合并的过程中产生了大量的重元素,比如金,珀,以及铀之类。这是对之前理论的一次证实。这些重元素在这次引力波中被制造出来,并随后被撒播到宇宙各处,或许其中一部分会有一天落到地球上,最终成为了我们婚礼上的爱情信物!

2017年天文学的重大发现——引力波

星系中两颗中子星或者两个黑洞合并形成超级黑洞,有可能被其引力波踢出星系。

2017年天文学的重大发现——引力波

3C186星系被踢出的黑洞