端聞

人類第二次探測到引力波,來自14億光年外的雙黑洞併合


2016年2月11日,華盛頓, LIGO 項目團隊舉行記者會公佈正式發現重力波。
2016年2月11日,LIGO 項目團隊首次公布探測到引力波。攝:Gary Cameron/REUTERS

繼今年2月美國 LIGO(Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory)科學合作組織宣布首次直接探測到引力波後,當地時間6月15日,該組織宣布再次直接探測到引力波。

此次引力波事件發生於2015年12月26日,因此被命名為 GW151226,也因日期與聖誕節翌日的節禮日(Boxing Day)重合而被稱為「節禮日事件」。

與首次探測到的引力波事件 GW150914 一樣,此次探測到的引力波也來自14億光年外的雙黑洞併合(coalescence),但兩個黑洞的質量僅分別為太陽質量的14倍和8倍,遠低於前次兩個黑洞分別是太陽質量的36倍和29倍;且此次引力波持續時間長達1秒,高於前次的0.2秒。相關結果被發表在物理評論快報(Physical Review Letters)上。

有分析認為,此次探測到引力波使得之前的探測結果不再是孤證,且10倍左右太陽質量的黑洞在銀河系中更為廣布,預計之後會有更頻繁地探測成果,將對人類測算宇宙膨脹等課題帶來幫助。此外,科學家們也將能通過樣本統計方法研究雙星演化過程以及雙中子星、雙黑洞的相對數目及其產生機制,推動引力波統計研究的發展。

這表明第一次探測不是僥倖成功,也表明宇宙中黑洞併合且產生引力波的現象很多、很規律。

LIGO科學合作組織成員、加迪夫大學(Cardiff University)教授 Bernard Schutz

除已確認的兩次引力波事件外,LIGO 還探測到了一次疑似的引力波事件,發生於2015年10月,也可能是由雙黑洞併合所引起。

LIGO 科學合作組織表示,在最初探測的幾個月內,LIGO 的探測器已表現出足夠的靈敏度,大約能達到每兩個月探測到一次事件的頻率。

該組織還宣布,新一輪探測期將在今年秋季啟動,屆時 LIGO 探測器的靈敏度將會更高,希望能探測到更多黑洞甚至雙中子星等其他天體併合產生的引力波。屆時,另一個由法國、意大利等國家科學家組成的科學合作組織 Virgo 的探測器也將加入探測。

此外,歐洲航天局(European Space Agency)近日表示,把引力波探測平台送入太空已成為可能。相比地球上的探測平台,太空中的探測平台能探測到的引力波頻率範圍更廣,例如能探測到質量是太陽幾億倍的黑洞併合後所產生的引力波。

9~240
LIGO根據已有觀測數據估算,每立方 Gpc(Gigaparsec per cubic,1 Gpc = 326億光年)的宇宙空間內每年有9到240次黑洞併合發生。

聲音

第一個引力波事件來自於兩個30倍左右太陽質量的黑洞,而那種黑洞以前我們所知甚少。但是10倍左右太陽質量的黑洞在銀河系和附近的星系內很常見,這就讓以前有人對第一個引力波探測事件的可信性的少許懷疑徹底消失了。

中國科學院高能物理研究所研究員張雙南

(現有引力波觀測裝置)能探測到的引力波源數量有限。按照目前的探測器靈敏度來推斷,一個月只能探測到約1個源,所以需要較長時間才能形成有意義的統計樣本。

清華大學天體物理中心主任毛淑德

引力波

在物理學中,引力波是指時空彎曲中的漣漪,通過波的形式從輻射源向外傳播,這種波以引力輻射的形式傳輸能量。1916年,愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結果,因為它引入了相互作用的傳播速度有限的概念。相比之下,引力波不能夠存在於牛頓的經典引力理論當中,因為牛頓的經典理論假設物質的相互作用傳播是速度無限的。 (資料來自百度百科)

來源:LIGO網站BBC微信公眾號:知識分子微信公眾號:賽先生

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