人类再次发现引力波!还是双黑洞并合
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  • 2016年06月16日 01:33
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2015年9月14日,人类首次探测到引力波信号,由质量相当于29个、36个太阳的两个黑洞合并时发出。二者形成了一个21倍太阳重量的旋转黑洞,大约与太阳相当的物质转化成能量,以引力波的形式释放出来。

在圣迭戈美国天文学会第228届年会上,LIGO(激光干涉引力波天文台)宣布,人类已经第二次发现了引力波!

2015年12月26日11时38分35秒,距离首次探测到引力波信号仅仅3个月后,高新激光干涉仪引力波天文台(Advanced LIGO)的两个探测器就记录到了新的引力波信号。

和上次一样,新的引力波信号还是来自于两个黑洞合二为一时最后的相互绕转,这种现象被称为并合(coalescence)。

这次并合的两个黑洞质量分别相当于8个和14个太阳,形成了21倍于太阳质量的旋转黑洞,大约与太阳相当的物质转化成能量,以引力波的形式释放出来。

人类再次发现引力波!还是双黑洞并合

整个过程与上次的发现如出一辙,但因为黑洞质量相对较小,信号也要弱一些,不过置信度仍然超过99.99999%。

而正是因为这次的两个黑洞较轻,相互靠近的速度没那么快,此次探测到的信号持续了几秒钟,上次还不到0.5秒,让科学家有机会对爱因斯坦的广义相对论进行一次完全不同的理论检验。

此次黑洞并合事件发生在距离地球大约14亿光年的地方,这意味着引力波在太空中已经穿行了14亿年,才抵达了位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两台LIGO探测器。

位于路易斯安那州的探测器比另一台早1.1毫秒记录到了引力波信号,让科学家能够大致测定引力波源的方位。

人类再次发现引力波!还是双黑洞并合
Advanced LIGO探测器记录的引力波信号

三个月之内两次探测到引力波,说明双黑洞合并这样的灾难性事件在宇宙中应该是相当常见,也意味着,当美国的高新激光干涉仪引力波天文台和意大利的高新室女座引力波探测器(Advanced Virgo) 2016年底完成升级并恢复运行后,很可能会检测到更多引力波事件。

对LIGO探测器从2015年9月到2016年1月间采集的数据做的系统综合分析显示,2015年10月2日还有可能探测到了第三起此类事件,只不过置信度较低。

黑洞是最大质量恒星演化的最终阶段。其中一些黑洞成对形成,相互旋转,并以引力波的形式损失能量,因而会逐渐靠近,直到抵达一个临界点,令整个过程突然加速。它们最终会并合成一个单独的黑洞。

至于为什么去年年底的发现到半年之后的今天才公布,那是因为科学家需要处理数据,进行各种验算、检查,确保可信度足够高,才不至于闹“中微子超光速”之类的乌龙。

那么,这一发现对天文和宇宙学有何意义?

中国科学院粒子天体物理重点实验室主任、著名天体物理学家张双南博士表示:“如果这次的引力波事件的确来自于两个10倍左右太阳质量的黑洞并合,那么说明今后这种高频引力波探测的事件率将会比较高。第一个引力波事件来自于两个30倍左右太阳质量的黑洞,而那种黑洞以前我们所知甚少。10倍左右太阳质量的黑洞在银河系及附近的星系内很常见,这样的引力波事件距离我们更近,有利于对其电磁波对应体的搜寻,因此对引力波事件的电磁波对应体的搜寻将成为天文学的一个热点。无论能否找到双黑洞并合的电磁波对应体,都会对双黑洞的形成和演化机制作出强烈的限制。一旦通过电磁波精确测量到了引力波事件发生地的红移,就能够作为新的天文学距离测量手段,研究宇宙的膨胀。这对于恒星演化、黑洞形成,以及宇宙演化等研究,都将具有划时代的意义。

感兴趣的可以去看看论文:

http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.241103

人类再次发现引力波!还是双黑洞并合

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