今天是
绥化之窗首页 绥化上网导航 设为首页 添加收藏
 
了解绥化 | 资讯中心 | 绥化收藏 | 人才招聘 | 婚庆征婚 | 绥化房产 | 家居装饰 | 绥化汽车 | 法律咨询 | 健康咨询
商家促销 | 绥化人物 | 绥化摄影 | 绥化社区 | 文学读书 | 供求信息 | 书画展厅 | 绥化美食 | 家居装饰 | 网上导航
绥化华信网络信息中心-绥化权威专业建站单位
绥化之窗-资讯中心
重点商家推荐
推广信息咨询:18645531975
金福顺-老青松食尚餐厅
时尚韩式烤肉
新概念粗粮
亚芙罗蒂蛋糕坊
久胜蛋糕店
清雅轩
托浦英语
虚位以待
爱儿美
金凤凰婚宴大厅
绥化市司仪协会
虚位以待
比亚迪
绥化隆宾汽车公司
绥化庞大广龙汽车公司
绥化融展别克公司
当前位置: 首页 - 奇闻

人类再次直接探测到双黑洞合并的引力波

时间: 2016-06-16    来源: 腾讯太空 打印 】  【 关闭

乔辉 2016年6月16日报道

北京时间6月16日凌晨1时15分, LIGO科学合作组织在美国天文学会第 228 次会议举行的新闻发布会上宣布,他们又确认了两颗黑洞合并的引力波事件。

这股引力波扫过地球的时间是2015年12月26日,被美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)的两台孪生引力波探测器探测到,因此被命名为GW151226 【Gravitational Wave 2015-12-26】。经过严谨的数据分析,最终才确认这又是一个引力波事件。

两次引力波事件的波源所在天球中的可能区域

这次探测到的引力波也是由两颗黑洞在合并的最后阶段产生的,距离地球14亿光年。两颗黑洞的初始质量分别为14.2颗太阳和7.5颗太阳,合并成了一颗20.8倍太阳质量高速旋转的黑洞,亏损的0.9颗太阳质量以强大引力波的形式释放到宇宙空间,经过14亿年的漫长旅行,终于抵达了地球,被美国的“激光干涉引力波天文台”(LIGO)的两台孪生引力波探测器在圣诞节期间探测到。

什么是引力波?

如同石头丢进水里产生波纹一样,引力波被视为时空中的涟漪。副本

在物理学上,引力波是爱因斯坦1916年根据广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动,如同石头丢进水里产生的波纹一样,引力波被视为宇宙中的“时空涟漪”。

通常引力波的产生非常困难,地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进,发出的引力波功率仅为200瓦,还不如家用电饭煲功率大。

1974年物理学家泰勒(Joseph Hooton Taylor)和赫尔斯(Russell Alan Hulse)发现了一个脉冲星双星系统,后续的观测表明,该系统由于引力波辐射阻尼造成的轨道周期变化符合广义相对论的理论预测,从而首次间接验证了引力波的存在,荣获1993年诺贝尔物理学奖。

黑洞合并释放的能量要借助质能方程求解

物理学家根据探测到的引力波波形并结合计算机数值模拟推断,两颗黑洞的初始质量分别为14.2颗太阳和7.5颗太阳,合并成了一颗20.8倍太阳质量的高速旋转大黑洞。看到这里发现哪里不对劲了吗?通常来讲,14.2颗太阳质量的黑洞加7.5颗太阳质量的黑洞应该等于21.7颗太阳质量才对,另外0.9颗太阳质量去哪里了呢?

爱因斯坦著名的质能方程

这里要用到爱因斯坦最著名的方程式E=MC^2来解释了。该方程不仅能解释原子核放出巨大的能量,还能解释这次黑洞碰撞发出的汹涌引力波。0.9颗太阳质量以引力波的形式发出去了!

即使如此巨大的功率,经过14亿光年漫长的旅途之后,汹涌的时空海啸已经变为轻抚地球的涟漪,振幅仅10^-22米(比上次引力波事件的振幅还小一个数量级),也就是说4千米长的LIGO激光干涉臂仅伸缩10^-19米(原子核尺度的万分之一)。

共振型引力波探测器

上世纪60年代,马里兰大学的物理学家韦伯(Joseph Weber)首先提出了一种共振型引力波探测器。1968年,韦伯宣称他探测到了引力波,立刻引起了学界的轰动,但是后来的重复实验都一无所获。

激光干涉探测引力波的原理

两架孪生引力波探测器分别在华盛顿州的汉福德(左)和路易斯安那州的利文斯顿,彼此相距3000公里

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)由两座孪生的探测器组成,分别位于华盛顿州的汉福德和路易斯安那州的利文斯顿,彼此相距3000千米,只有当两个探测器检测到相同的信号才有可能是引力波。

LIGO的主要部分是两个互相垂直的干涉臂,臂长均为4000米。在两臂交会处,从激光光源发出的光束被一分为二,分别进入互相垂直并保持超真空状态的两空心圆柱体内,然后被终端的镜面反射回原出发点,并在那里发生干涉。

若有引力波通过,便会引起时空变形,一臂的长度会略为变长而另一臂的长度则略为缩短,这样就会造成光程差发生变化,因此激光干涉条纹就会发生相应的变化。

激光干涉仪工作原理示意图:没有引力波经过时,两束激光干涉相消,没有信号输出;当有引力波经过时,干涉仪臂的长度就会发生交替改变,从而检测到振荡信号。

LIGO的时间简史

1967年,麻省理工学院的实验物理学家莱纳·魏斯(Rainer Weiss)开始建造激光干涉仪的原型设备,但最后没能成功运行。

1968年,加州理工学院的理论物理学家基普·索恩(Kip Thorne)开始对引力波进行论证研究,研究表明引力波的探测是绝对可行的,这为后续引力波实验增加了信心。

1991年,麻省理工学院与加州理工学院在美国国家科学基金会(NSF)的资助下,开始联合建设“激光干涉引力波天文台”(LIGO)。

1999年,LIGO初步建成,2002年开始运行。

2007年,LIGO进行了一次升级改造,包括采用更高功率的激光器、进一步减少振动等。升级后的LIGO被称为“增强LIGO”。

2009年7月,增强LIGO开始运行。

2010年,增强LIGO停机,进行了为期五年的重大升级改造,被称为“先进LIGO”。

2015年9月14日,尚处于工程模式(engineering mode)阶段的“先进LIGO”就探测到了疑似双黑洞合并的引力波信号。经过数月的数据分析研究,排除了各种可能的其它原因, LIGO联盟于2016年2月11日向世界宣布:人类首次直接探测到了引力波。

2015年9月18日,“先进LIGO”宣布正式运行,灵敏度提高了4倍,也就是说探测距离增加了原来的4倍,探测的空间体积增加了64倍。

2015年12月26日,“先进LIGO”又探测到了两颗黑洞合并的引力波事件。LIGO联盟于2016年6月16日向世界宣布:人类又探测到一起黑洞合并引发的引力波事件。

分布在世界各地的引力波探测器

分布在世界各地的已建和计划中的引力波探测器

目前主流的引力波探测器都是这种基于迈克耳孙干涉仪的原理。世界范围内,除了美国的LIGO引力波探测器之外,还有德国和英国合作的GEO600、法国和意大利合作的VIRGO、日本的TAMA300以及计划中的KAGRA(原LCGT)、澳大利亚计划中的AIGO以及印度计划中的LIGO-India。

值得一提的是,科学家也在利用一种叫“脉冲星计时阵列”(PTA)的射电天文方法探测更低频率(纳赫兹)的引力波。它们在探测波段上形成很好的互补关系。

美国探测到引力波引起了全世界的极大轰动,我国的两大天基引力波探测计划也揭开了神秘的面纱。据相关报道,它们分别是由中科院提议的“太极计划”以及中山大学提议的“天琴计划”。“太极计划”的构想是发射三颗绕太阳运行的探测器,组成引力波探测阵列,与欧空局的LISA/ eLISA十分相似。“天琴计划”的构想是发射三颗探测器到地球轨道,组成引力波探测阵列,高度大约为10万千米,针对确定的引力波源进行探测。除此之外,中科院高能所还提出了利用射电手段探测宇宙原初引力波的“阿里”计划。


相关阅读:
· "内蒙男友第一次送的礼是只羊"引网友"晒礼"热潮   2017-08-22
· 北京现"灵魂画手":20元完全不像 创作时几乎不看人   2017-08-02
绥化之窗版权与免责声明:

凡本网注明"来源:绥化之窗"的所有作品,版权均属于绥化之窗,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。已经本网授权使用作品的,养殖应在授权范围内使用,并注明"来源:绥化之窗"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
凡本网注明"来源:xxx(非绥化之窗)"的作品,均转载自其它媒体,种植转载目的在于传递更多信息,并不代表本网赞同其观点和对其真实性负责。
如因作品内容、版权和其它问题需要同本网联系的,请在30日内进行。
  每日推荐  
专题片:绥化老照片里的故事
· 恭贺|第二代传祺GS4上市品鉴会-绥化站圆满成功!
· 售价14.2万元起,2019款哈弗H7/H7L强势来袭
· 售价14.2万元起,2019款哈弗H7/H7L强势来袭
· 【绥化站】提前五一惠 哈弗春季团购会圆满结束
· 【绥化站】提前五一惠 哈弗春季团购会圆满结束
· 大动作!哈弗团购会暨2019款哈弗H7/H7L上市会-绥化站!约定你
· 大动作!哈弗团购会暨2019款哈弗H7/H7L上市会-绥化站!约定你
· 大动作!哈弗团购会暨2019款哈弗H7/H7L上市会-绥化站!约定你
  论坛热帖 更多>>
  绥化供求信息港 更多>>
·促销活动 ·项目转让 ·二手房租售
·二手物品 ·绥化二手车 ·装潢建材
·农林牧渔 ·商务服务 ·招聘求职
·技能培训 ·家具家居 ·户外活动
·家政生活 ·婚庆礼仪
即刻宣传推广我的商铺
立刻拥有展示自己的网页
电话:0455-8267338
关于我们 - 联系我们 - 友情链接 - 招聘信息 - 版权声明 - 在线客服
copyright© 2007-2016 绥化之窗 all rights reserved  黑ICP备11004445号
绥化市华信网络有限公司 电话:0455-8267338