北京时间16日晚22时,
包括我国在内的多国科学家宣布,
人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,
并同时“看到”由这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。
由加州理工学院和牛津大学提供的图片显示的是双中子星GW170817合并的射电波观测图象。(新华社供图)
由加州理工学院和牛津大学提供的图片显示的是双中子星GW170817合并的射电波观测图象。(新华社供图)
美国东部时间8月17日8时41分(北京时间20时41分),美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)捕捉到这个引力波信号。此后2秒,美国费米太空望远镜观测到同一来源发出的伽马射线暴。
引力波到底是啥?为什么它如此受关注?
一张图读懂引力波
(科技日报供图)
引力波是爱因斯坦在广义相对论中的一种设想,这种设想来源于引力的辐射理论。
打个比方,如果将宇宙看做是一个橡胶膜,在一个平整的橡胶膜上放置物品,会造成橡胶膜发生形变和下陷。那宇宙中的星体就相当于放在橡胶膜上的物体,会对周围的时空造成压缩,拉伸和形变。所以当大质量的物质在时空中运动时,附近的曲率就会随之改变,所产生的变化会以光速像波一样向外传播,而这种时空的波动就是我们神秘的引力波。如果用一种文艺的比喻来形容这种现象的话,我们可以叫它“时空的涟漪”,就像平静的湖面因为一颗石子落水而荡起的波纹。
中国彗星卫星做出重要贡献
我国包括南极巡天望远镜AST3-2、国内第一颗空间X射线天文卫星慧眼望远镜在内的多台设备参与观测引力波事件,我国科研人员还借助引力波光谱解开了宇宙中金、银等超铁元素的产生之谜。
南极巡天望远镜
南极这个望远镜是中国自主研发的首台全自动无人值守望远镜,由中国南极天文中心、中国科学技术大学、南京天文与光学技术研究所、南京大学天文与空间科学学院联合开发和维护。
昨天晚上10点发布的这个大新闻,也和中国即将开展的引力波探测计划密切相关。中国天文学家们正在紧张地开展工作,计划在太空实现“空间太极计划”“天琴计划”,在西藏实现“阿里实验计划”,聆听其他来源的引力波。也许未来的“科学大新闻”就是由中国科学家主导发布了。
2017年8月17日,第4例引力波事件发生后的第3天,美国激光干涉引力波观测台LIGO又发现一个新的引力波信号GW170817。与前4例黑洞合并所产生的引力波不同,GW170817是一个由双中子星合并产生的引力波。全球约70个地面及空间望远镜从红外、X光、紫外和射电等多个波段开展后续观测。
身在南京的中科院南极天文中心的年轻成员胡镭,是第一个注意到南极巡天望远镜AST3-2“有情况”的人。
胡镭透露,8月18日中午,南极团队获知引力波信号准确方位后,立刻调整巡天望远镜角度,把望远镜观测角度拉到极限,历时10天,每天2小时,终于在预期坐标内看到了那个宝贵的亮点。中国在南极抓住了这个机会!
引力波是如何被检测到的?
20世纪90年代,麻省理工学院的莱纳·魏斯(Rainer Weiss)想到了一个绝妙的点子:用激光的干涉来测量引力波。
简单来说,一束激光在经过一个半透镜后朝向两个互相垂直的方向前进,各自撞上一面反射镜,反射回来重新汇聚。理论上,只要反射镜与半透镜的距离精确一致,汇聚后的激光能够由于干涉而相互抵消。而一旦引力波经过,激光走过的距离被改变,干涉现象也会因此发生变化,从而被观测到。
这个点子后来受到了加州理工的著名引力学家基普·索恩(Kip S. Thorne)的关注(对,这老人家就是《星际穿越》的科学顾问兼制片人)。他发现在魏斯的方法上加些合理的改进,可能行得通。
于是,加州理工和麻省理工开展合作,主导了两个激光干涉引力波观测台(LIGO)的建设。
正常情况下,LIGO发出的激光相互抵消,探测器将接收不到光信号;但如果引力波经过,情况就有所区别了。
引力波的发现能给我们带来什么?
激光干涉引力波天文台(LIGO)
引力波是一种以光速传播时空的信号,且具有几乎不衰减的特性,被认为是未来宇宙沟通最好的方式。因为电磁波容易被削弱,穿透性不强,所以在宇宙沟通中容易流失信息。并且电磁波是在宇宙形成的38万年后,才逐渐开始穿透宇宙的物质来到我们的世界,于是引力波也就成为帮我们了解宇宙源头的唯一工具。
观测数据显示,在这两颗中子星的合并现场可以观察到明显的迹象,显示那里合成了大量重元素,包括金,铂和铀等。这回答了一个长期悬而未决的问题:宇宙中的重元素从何而来?
科学家们的计算显示,今年8月17号观测到的中子星合并事件,产生了相当于10倍地球质量的黄金和铂金。这些重元素在这里被制造出来,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。
看看网友们是如何评论的:
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资料来源:凤凰卫视美洲台、知乎等
编辑:巴塔木
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