引力波全新的探測方式,使科學家能夠聆聽宇宙

2020-12-05 幽幽龍仔

引力波,時空的漣漪,就像大石頭丟進水裡會激起波紋一樣。在時空中,如果發生巨大的震蕩,如黑洞合併,中子星合併,超新星爆發等造成的劇烈能量釋放,都會產生引力波。

2015年9月14日,引力波首次被人類探測到,LIGO(美國雷射幹涉引力波天文臺)功不可沒。這次探測到的是13億年前兩個大質量黑洞合併時所產生的引力波。

從此,人類有了一種全新的方式探索宇宙。

在以前,我們探索宇宙是用光學望遠鏡,即最傳統的伽利略式望遠鏡。在圓柱形的鏡筒裡,安裝上凸透鏡作物鏡,用凹透鏡作目鏡。後世的光學望遠鏡雖然越做越大,觀測範圍越來越廣。但其本質是使用可見光進行觀測。這就很容易受陰天、大霧、雷雨等不利氣象條件的影響。

時間來到了上世紀30年代,一種全新的觀測手段出現了——射電望遠鏡。

射電望遠鏡通過接收來自宇宙深處的電磁波,然後通過鏡面反射,同相到達公共焦點。「大鍋蓋」或許是我們對射電望遠鏡最深刻的印象吧。當「大鍋蓋」收集到了信號後,通過線纜把數據傳送到後方控制室做進一步記錄、處理,供後期研究。

射電望遠鏡的出現,使天文觀測不再受制於不利的氣象條件,而且還能探查到可見光之外的電磁波。20世紀60年代,射電望遠鏡有了震驚世界的「四大發現」——脈衝星、類星體、宇宙微波背景輻射、星際有機分子。

引力波的成功探測,就類似射電望遠鏡之於光學望遠鏡的意義。我們可以用全新的觀測手段探索以前不曾觸及到的宇宙現象了。比如大質量黑洞的合併,黑洞本身就是「看不見」的,要想觀察它們的合併非引力波莫屬。不止是對黑洞的探測,白矮星碰撞,中子星繞轉,超新星爆發,伽馬射線暴等。一切宇宙的大動靜,我們都可以用引力波一窺究竟。而且引力波是時空本身的震蕩(漣漪),不需要傳播介質。引力波還可以幾乎不受阻擋地穿過行進途中的任何天體,這樣就可以攜帶更多的「原始數據」。

回望我們人類使用射電望遠鏡後,那一個個驚人的大發現。引力波必將會解答人類更多的宇宙本源之謎。

話音剛落,捷報已至!

2015年12月26日,LIGO再次探測到了一個引力波信號。

2016年2月11日,LIGO和歐洲引力波探測團隊Virgo合作,探測到雙黑洞合併的引力波信號。

2017年10月16日,全球天文學界聯合發布:人類首次直接探測到了由雙中子星合併產生的引力波及其伴隨的電磁信號,編號——GW170817。

這是人類首次使用引力波探測儀器和射電望遠鏡一起觀測到同一天文奇觀。它們的觀測數據可以相互佐證、彌補不足。人類正式邁入多信使的天文新時代。

為此感到歡欣鼓舞的科學家,興奮地說到:「人類不但聽到了天體結合發出的美妙歌聲,而且也看到了它們相愛迸發的煙花!」

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