NASA一個月探測到5次引力波,探測引力波到底難不難?

2020-12-04 關注未來世界

在剛剛過去的4月份,美國國家航空航天局(NASA)在短短的一個月內,就探測到五個神秘的時空震動信號,疑似引力波。其中三個可能是來源於黑洞之間的相互碰撞事件,有一個可能來自於兩顆中子星相互碰撞事件,還有一個事件可能是來自黑洞與中子星之間的碰撞。其中,最後一個事件最為引人注目,如果得到證實,這將是人類第一次探測到此類事件。

如此密集地探測到引力波事件,是因為NASA的兩個引力波天文臺剛剛完成了最新的升級,這次升級大大提高了它們對引力波的敏感性。它們分別是雷射幹涉儀引力波天文臺(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,LIGO)和處女座引力波探測器(Virgo)。美國加州理工學院(California Institute of Technology)物理學家大衛雷茲(David Reitze)說,事實證明,最新升級的「LIGO——處女座」組合,性能非常卓越。到底有多麼卓越呢?自從2015年首次探測到引力波以來,「LIGO——處女座」組合總共探測到13次黑洞合併,2次中子星合併。而在升級之後,一個月內就探測到五次引力波。

引力波的概念最早來自於愛因斯坦基於廣義相對論的預言,他提出物體的質量可以扭曲時間和空間的結構。當像黑洞或中子星這樣的大質量物體發生碰撞時,就會產生這種扭曲時空的效應,也就是引力波。這個預言最早提出是在1915年,但是直到2015年,引力波才被「LIGO——處女座」組合探測到。

4月25日接收到的引力波信號,科學家認為是來自距離地球5億光年的兩顆中子星相互碰撞引起的。這是有史以來第二次探測到來自兩顆中子星相互碰撞的引力波信號。中子星是巨型恆星爆炸後形成的緻密核心,兩顆中子星碰撞會引發爆炸,爆炸過程中會發生原子核聚變反應,生成各種重金屬元素,例如黃金、鉑金、鈾、錒系元素等。

4月26日探測到的一個信號,科學家認為是一個黑洞和一個中子星在合併,發生在大約12億光年之外。當黑洞碰撞時,它們會扭曲時空結構,形成引力波。而當中子星合併時,不僅會釋放出引力波,還會釋放出各種波長的電磁波,包括可見光、伽馬射線和無線電波。因此,在用「LIGO——處女座」組合探測到引力波信號後,科學家就要抓緊時間調整望遠鏡,將望遠鏡聚焦到這個引力波來源的方向,根據碰撞過程釋放的射線精確定位這起事件。如果能仔細觀測這類事件,或許可以獲得神秘的中子星內部超緻密物質的組成與性質的信息,並有助於精確測量宇宙膨脹的速度。

不過,幾百臺望遠鏡一起望向引力波傳來的方向也未必能捕捉到一點有價值的信息,實際的觀測過程非常困難。美國威斯康星大學(University of Wisconsin Millwaukee)物理學家、LIGO發言人布萊迪(Patrick Brady)解釋說,由於天空中星體的數量確實太多,而且亮度也在快速變化,所以尋找與引力波信號相關的爆炸事件是一項十分具有挑戰性的工作。

結語

微弱的引力波來自遙遠的宇宙空間,必須靠極為給力的科技神器才能探測到。NASA的天文臺這次升級非常成功,盡顯美國的科技實力。

不過,中國現在也能探測引力波了,新建成的500米口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,簡稱FAST)具備這項功能。

為我國蒸蒸日上的科技實力自豪。

相關焦點

  • 探測到引力波的意義
    【科學家發現引力波 霍金:是科學史上重要一刻】  霍金(Stephen Hawking)在接受英國廣播公司(BBC)專訪時表示:「引力波提供看待宇宙的嶄新方式,發現它們的能力,有可能使天文學起革命性的變化。這項發現是首度發現黑洞的二元系統,是首度觀察到黑洞融合。」
  • 雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)首次探測到引力波:我們的徵途,在星辰...
    這一切,僅僅是因為兩個叫做高新雷射幹涉引力波天文臺的引力波探測器,在一個寧靜的夏夜,搜尋到了一陣時空的漣漪。隨之載入史冊的,也有這串漣漪的名字:GW150914,在2015年9月14日探測到的引力波。當然,在後世的考古學家考據這段歷史時,也許早就記不清,這是在十幾億光年外,兩個分別為29倍太陽質量和36倍太陽質量的超恆星級黑洞併合產生的信號;也大概不會記得併合發生在北京時間下午5:51;或許早就已經忘卻,這個信號在從20Hz躍升到150Hz的併合頻率時只用了不到0.2秒的時間;更甚至,連它是來自南天球這一點都會被湮沒在歷史的塵埃中;腦洞開得再大一點,也許未來的科學家早就用更高效的方法探測或產生引力波
  • 如何探測引力波?
    【陳孝良:人類可以「聽到」的引力波】 美國東部時間2015年9月14日5時51分,位於利文斯頓的探測器首先傳出撞擊聲,7毫秒後,漢福德的探測器也傳出撞擊聲。這意味著有引力波傳到了地球,並被美國的「雷射幹涉引力波天文臺」(LIGO)的兩臺孿生引力波探測器探測到。
  • 人類首次直接探測到了引力波
    人類首次直接探測到了引力波 2015年9月14日,人類首次探測到宇宙中的引力波。2016年2月,韋斯與另外三位科學家向全世界宣布了這一發現。美國當地時間2016年2月11日上午10點30分(北京時間2月11日23點30分),美國國家科學基金會(NSF)召集了來自加州理工學院、麻省理工學院以及LIGO科學合作組織的科學家在華盛頓特區國家媒體中心宣布:人類首次直接探測到了引力波!
  • 美國雷射幹涉引力波天文臺重啟引力波探測
    新華社洛杉磯4月1日電 美國雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)在完成對雷射、反射鏡及其他部件的一系列升級後,4月1日恢復開機,啟動第三輪引力波探測。LIGO官方網站發布的新聞公告說,升級後的LIGO靈敏度比此前增加了約40%,可以擴大其對引力波的探測範圍,希望能探測到更多包括黑洞碰撞在內的引力波事件。
  • 科學家再次探測到引力波 「時空漣漪」知多少
    中新網6月17日電 時隔四個月,美國雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)再次放出重磅消息,宣布「又探測到了一個引力波事件」。人類第二次探測到被稱為「時空漣漪」的引力波,此消息一出,立刻在學界激起「千層浪」。科學家稱,這次探測進一步印證了愛因斯坦廣義相對論的正確性,同時也是天文學的一個裡程碑。
  • 人類檢測到引力波究竟有多難|引力波|探測|淚流滿面_網易科技
    感興趣的同學可以看下面這個,廣義相對論的驗證:廣義相對論的實驗驗證廣義相對論的正確性已經毋庸置疑,但是,作為廣義相對論的一個重要預言——引力波,卻遲遲沒有發現。把廣義相對論作為人類科學聖經的科學家們上火了,他們堅信,引力波是一定存在的,為了探測到這個引力波,幾代科學家們做出了很多嘗試和努力(這個具體我們後面章節再說)。那麼這個神秘的引力波,到底是啥玩意呢?
  • 引力波研究科學家:引力波究竟是如何被探測到的,為什麼值得我們淚...
    業內普遍認為引力波將在4年內被探測到,同學們啊,才四年,其實就算預計的四年內探測不到,那引力波被探測到也是這個時代要發生的事情。作為恰巧生處於這個時代的每一個人,都應該為這個時代而驕傲,為人類而驕傲,為地球生命而驕傲。這個時代的地球人類,代表著地球生命,可以驕傲地宣布:我們不再失明,我們看到了,我們看到了那第二種光!這裡想插一句,小時候特別喜歡看聖鬥士。
  • 人類首次探測到引力波-新聞專題-科學網
    美國東部時間2015年9月14日5時51分,位於利文斯頓的探測器首先傳出撞擊聲,7毫秒後,漢福德的探測器也傳出撞擊聲。也就是說,LIGO探測到的長度最大變化只有一個氫原子半徑的一億分之一。其效應如此之小,引力波的概念愛因斯坦在100年前提出,到今天才被探測到也就並不奇怪了。
  • 人類首次直接探到引力波:黑洞碰撞引發-人類,引力波,黑洞,探測...
    美國當地時間2月11日上午10點30分(北京時間2月11日23點30分),美國國家自然科學基金會將攜加州理工、麻省理工和LIGO科學合作組織(LSC)的專家向全世界宣布,美國的LIGO(雷射幹涉引力波觀測站)首次直接探測到了引力波,其波源來自13億光年之外的遙遠宇宙空間,由兩個黑洞碰撞併合所引發,這顯然是在宇宙尺度上對愛因斯坦廣義相對論進行檢測與判斷的一個重要實驗。
  • 專家解析中國引力波探測設想
    新華社北京2月15日電 近日,美國「雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)」第一次直接探測到引力波,證實了愛因斯坦引力理論的最後一項預言,震動世界。引力波探測為人類開啟了宇宙觀測的全新窗口,中國科學家將在其中有何作為?怎樣才能探測到引力波?
  • 探測空間引力波,「太極一號」來了
    愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。2016年2月,美國雷射幹涉引力波天文臺宣布,LIGO(雷射幹涉儀)探測器觀測到了引力波發出的撞擊聲,人類由此第一次聽到了來自外太空的問候——雙黑洞併合產生的引力波。
  • LIGO真的探測到引力波了嗎?
    11日,美國雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)的負責人,加州理工學院的David Reitze教授向全世界宣布:人類首次直接探測到引力波,同時首次觀測到雙黑洞的碰撞與併合。然而,LIGO官方的解讀是:「我們在此報告愛因斯坦預言的兩個重要科學突破:首次直接探測到引力波和首次觀測到雙黑洞的碰撞與併合」。也就是說,他們真實地觀測到雙黑洞的碰撞與併合。
  • 科學家探測到引力波 中大"天琴計劃"將尋找宇宙弦音
    微弱引力波掀起科學界「軒然大波」    2016年2月11日,距離1916年愛因斯坦預言引力波存在剛好100年。  這一天,LIGO(美國雷射幹涉引力波天文臺)科學合作組宣布,探測到來自一個雙黑洞併合事件的引力波。「引力波被探測到」這一話題,瞬間激起全世界網友和科學界人士刷屏討論。
  • 引力波探測新徵程!我國成功發射「天琴一號」引力波探測項目首顆...
    為什麼要去太空探測引力波?   2015年9月,位於美國的雷射幹涉引力波探測器,也就是我們熟悉的LIGO首次探測到了引力波。那麼既然已經證明了在地面上能夠探測引力波,我國的天琴計劃為何選擇利用衛星在宇宙空間內探測引力波呢?
  • 從探測引力波到探測引力餘波,時空中的背景漣漪
    從探測引力波到探測引力餘波,時空中的背景漣漪 2021-01-16 12:59 來源:澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 引力波被探測到了,但引力子可能並不存在!
    如此一說,我想你大概可以能猜到我是怎麼看引力的。首先是引力場,這是我一開始就說到的。那麼有引力場,一定就有引力波,有引力波意味有組成引力波的引力子。這也是愛因斯坦先生的預言。 而引力波在2016年被探測到了,這多麼讓我們驚喜!隨著對引力波的研究,我相信會有更多的發現。我們這樣推理,是因為我們不相信「無物質」的作用,就是引力這樣的作用不是虛無中誕生的。
  • 史上精度最高:引力波是如何探測的?
    關於引力波的科普這些天已經足夠多,就不再贅述,這裡就來說說這個天文臺那部分:什麼是雷射幹涉?這種技術怎麼測量引力波?價值6.2億美元的人類有史以來最精密的設備到底什麼樣?LIGO的原理    因此,要探測到引力波,就有兩個條件:1,輻射出來的引力波到達地球的時候信號依舊足夠強;2,探測引力波的設備要足夠精密。
  • 從脈衝星到LIGO:引力波的60年探測史
    編者按:  6月16日凌晨消息,正在美國聖地牙哥參加再次召開的第228屆美國天文學會的LIGO科學合作組(LSC)和Virgo 合作組的科學家舉行新聞發布會,稱再次探測到引力波信號。  皮拉尼證明,可以通過測量至少兩個測試質量(質量非常小的物體,它們自身的引力可以忽略不計)之間的距離變化來探測引力波。事實上,儘管用孤立的物體無法探測到引力波,但還是可以通過測量兩個測試質量之間空間的壓縮和膨脹來發現它的蹤跡。美國馬裡蘭大學的約瑟夫·韋伯(Joseph Weber)受此啟發,開始進行實驗直接探測引力波。
  • 如何探測引力波留下的「記憶」
    來源:新浪科技兩個黑洞合併時在時空中產生漣漪(引力波)的想像圖新浪科技訊 北京時間12月10日消息,據國外媒體報導,引力波以時空漣漪的形式在宇宙中傳播,而這些時空漣漪正是由宇宙中最劇烈的事件所產生的。利用雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)和室女座幹涉儀(Virgo)這樣的設備,天文學家可以探測到那些強度足以「波及」地球的時空漣漪。當引力波通過宇宙空間時,會留下某種「記憶」,即時空的永久彎曲,而對這種現象的探測或許很快就能實現,這將使我們對引力的理解更進一步。