天文学家探测到引力波：由迄今为止最大黑洞合并产生

谁说的等待 · 发表于: 2018-12-14 08:42:00

源自：新浪科技

两个质量分别相当于太阳50倍和34倍的黑洞碰撞、合并，形成了一个超过80倍太阳质量的黑洞。
　　北京时间12月14日消息，天文学家探测到了迄今为止最大规模的黑洞合并所产生的引力波。在2017年7月29日，他们的激光干涉仪捕捉到了来自这场巨大碰撞的时空涟漪。
　　在这次事件中，两个质量分别相当于太阳50倍和34倍的黑洞碰撞、合并，形成了一个超过80倍太阳质量的黑洞。这个黑洞距离地球至少50亿光年。
　　天文学家通过一个大数据重分析项目取得了这一发现。LIGO-VIRGO团队（LIGO-VIRGO Collaboration）的研究人员还列出了其他3次在初次数据梳理中遗漏的黑洞合并事件，并将此前一次不确定的“候选”事件提升到完全探测的状态。
　　这次重新分析使目前在目录中的引力波事件总数达到11次。其中10次是黑洞合并；一次是密集恒星残余物──所谓的中子星──之间的碰撞。

为什么选择现在公布这一发现？
　　2017年8月1日，升级后的室女座干涉仪（VIRGO）加入了激光干涉引力波天文台（LIGO）两个探测器的搜索行列，由国际合作团队负责它们的运行，地点分别在美国的华盛顿州和路易斯安那州，以及意大利的比萨附近。
　　这三个超级灵敏的激光干涉仪主要“聆听”两段时期中宇宙事件所产生的引力波，分别是2015年和2016至2017年。研究人员利用算法对庞大的数据流进行梳理，发现了一些（他们当时认为的）与引力波相关的明显模式，但他们总是需要回溯这些数据并重新进行评估。

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LIGO和VIRGO激光干涉仪是有史以来最灵敏的科学探测工具
　　国际团队成员、美国西北大学的肖恩·拉尔森（Shane Larson）教授在自己的博客上写道：“自（最初的发现）以来，我们一直在筛选数据，查看每个特征，将其与我们的天体物理学预测进行比较，并与显示仪器正常工作情况的监视器交叉检查，确保它出现在所有探测器中，并利用我们最强大（但运行缓慢）的超级计算机来分析代码。”
　　正是这把“细齿梳”为我们梳理出了新的黑洞合并事件。所有新的探测结果都来自第二段运行时期，即从2016年11月至2017年8月，持续将近9个月。在前缀为“GW”──意为“引力波”──的目录中，新发现的引力波事件分别被记为GW170729、GW170809、GW170818 和GW170823，后面的数字代表年/月/日。

不确定的疑似信号是什么？
　　位于华盛顿州和路易斯安那州的先进LIGO激光干涉仪于2015年9月开始首次科学运行，并且很快在9月14日历史性地探测到了一次黑洞合并事件（GW150914）。这一发现后来帮助莱纳·魏斯、巴里·巴里什和基普·索恩获得了诺贝尔物理学奖。
　　不到一个月后，一个疑似揭示引力波的信号出现。当时，科学家认为这一事件还不能达到确定是引力波信号的程度，他们将其编号为LVT151012。该事件在学术通讯中经常被提及，但很长时间里一直未能列入完全探测的目录中。
　　现在，经过细致的重新分析，研究人员终于将前缀从“LVT”换成了“GW”。美国西北大学的克里斯托弗·贝里（Christopher Berry）教授将GW151012的确认过程称为一个“灰姑娘的故事”。

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位于美国路易斯安那州的LIGO实验室，长达4公里的管道从控制中心延伸出来

这些额外的探测意味着什么？
　　引力波搜寻是一场统计的游戏。根据迄今为止的探测结果数量，科学家可以推算出给定体积空间内可能存在的黑洞数量。这个数量刚刚上升了一些。
　　此外，扩展后的目录还能告诉我们未来激光干涉仪实验室可能取得的成功。目前这些干涉仪处于下线升级状态，它们的性能将得到提高。当明年春天，这些干涉仪重新上线的时候，它们将具有探测两倍目前距离的能力，从而很有希望达到目前8倍的探测速率。
　　我们正在迅速迈向一个引力波发现变得习以为常的时代。而且，随着技术的发展，科学家也将发现更多有关黑洞和中子星性质的新细节。如果幸运的话，我们还能找到一些全新且意想不到的引力波来源。

引力波：时空的涟漪
　　爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。
　　引力波探测技术经过了几十年的发展，终于在2015年首次直接探测到引力波。
　　引力波是时空交织结构中的涟漪，源自剧烈的宇宙事件。
　　加速中的质量会产生以光速传播的波。
　　目前探测到的引力波来源包括黑洞合并和中子星合并。
　　LIGO和VIRGO激光干涉仪都是在L形的管道中发射激光，通过测量不同长度干涉臂对相同引力波产生的响应来进行探测。
　　对引力波的探测为宇宙研究开辟了全新的领域。 ●

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