昨晚,全世界的天文圈子沸騰了。
北京時間16日晚,美國雷射幹涉儀引力波天文臺(LIGO)宣布,今年8月探測到由雙中子星合併產生的新型引力波,這是人類首次探測到雙中子星合併產生的引力波。我國的南京紫金山天文臺等全球70家機構參與了聯合發布。
引力波不愧為今年物理學的大熱門,瑞典斯德哥爾摩當地時間10月3日,瑞典皇家科學院將2017年諾貝爾物理學獎授予Rainer Weiss,Barry C. Barish和Kip S. Thorne,以表彰他們在引力波研究方面的貢獻。在不負眾望摘下諾貝爾物理學獎的榮譽之後,再次迎來引力波的重磅消息。
如何理解引力波?
對普通人而言,怎樣理解引力波這個概念呢?通俗來講,引力波就像一個池塘中投下一枚石子所引起的漣漪,只不過,引力波是「時空的漣漪」。
根據此前愛因斯坦預言,強引力場事件可產生引力波,比如黑洞合併、脈衝星自轉以及超新星爆發等。此次最新的發現,這將開啟引力波天文學的新時代,被天文學專家稱為是「多波段、多媒介觀測引力波」的時代。
100多年前,愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在,但直到2015年才首次獲得證實,用了幾乎百年的時間。從2015年9月至今,科學家已經五次探測到引力波。而這一次的意義重大,是人類歷史上第一次觀測到了「雙中子星併合」所引發的引力波,不同於之前四次都是「雙黑洞」融合所引發的引力波。
「雙黑洞合併」產生的引力波僅持續一秒甚至更短時間不同,「雙中子星併合」引力波的持續時間能達到數秒、數分鐘甚至數小時。這從時間上保證了科學家能用更多的時間來對引力波進行細緻的觀察。
除了引力波,電磁對應體作用強大
此外,這個過程中不僅向外輻射出引力波,還會在多個波段發出電磁輻射,從而被望遠鏡觀測到。那些在發出引力波同時,又被望遠鏡觀測到的天體被稱為引力波的電磁對應體。
電磁對應體的作用非常大。由於引力波信號自身存在一定缺陷,比如信號十分微弱,信號源的定位誤差非常大,僅僅利用引力波探測無法確認信號來自哪裡。只有實現引力波與電磁波的聯合探測,才可以證認引力波源的天體物理起源,並對其天體物理性質開展進一步的研究。
「雙中子星併合」引力波被發現之後,人類不僅可以據此更好地驗證愛因斯坦的廣義相對論,也可以為中子星的起源提供更多線索。
比如,引力波的細節可以解開中子星內部結構的奧秘,以及搞清兩顆中子星合併之後到底是形成了一顆新的中子星,還是一個新的黑洞。雙中子星合併是金銀等重金屬的形成機制,探測這樣的過程能夠幫助人類理解化學元素的起源,甚至還可以解開地球上黃金的由來。
引力波的探測對宇宙起源等諸多秘密的探索,是一個「令人激動的裡程碑」,為人類探測未知世界打開了新的一幕,接下來或是令人振奮的引力波天文學新時代的到來。