LIGO科学合作协会写了一篇消息稿

By admin in 天文台 on 2019年1月15日

LIGO探测到双黑洞碰撞爆发的重力波,打开了一扇观看宇宙的新窗口(示意图)。图片源于:LIGO消息发表会直播截图

编者按:

LIGO(激光干涉引力波天文台)明晚召开了一场强烈的音信发布会,公布第一次“听”到了时空中的涟漪——来自两个黑洞最后并合须臾间的动力波。它讲明了阿尔伯特(Bert)·爱因斯坦在1915年的广义相对论的一个首要预言,并打开了一扇前所未有的商量宇宙的新窗口。为此LIGO写了一篇信息稿,堪称经典。

文 | LIGO科学合作社团

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历来,地理学家第一次观测到了时空中的涟漪——引力波,这一出自长期宇宙的灾变性事件所暴发的信号。这一探测证实了阿尔伯特(Bert)·爱因斯坦在1915年的广义相对论的一个紧要预言,并开拓了一扇前所未有的钻探宇宙的新窗口。

源点于剧烈天体物理过程的引力波引导着有关其源头和关于重力的旷世的音讯。物文学家们确信他们探测到了来自六个黑洞最终并合须臾间的重力波。这六个黑洞最终形成了一个质地更大高速旋转的黑洞。这一景色长久以来就被理论预言,然则却尚无被观看到。

这一重力波信号于世界和谐时间2015年8月14日9:51(日本首都时间当天午后5:51分),由个别放在Louis安这州列文斯顿(Livingston,路易斯(Louis)iana)和华盛顿(Washington)州汉福德(Hanford,华盛顿(Washington))的激光干涉重力波观测台(LIGO)的一对探测器探测到。

LIGO天文台是由美利哥国家科学基金援助,由复旦和清华构思、建造并运行的。这一发现是由LIGO科学合作社团(包含GEO600协会和澳大梅里达干涉动力天文协会)以及Virgo社团使用来源两台LIGO探测器的多少后做出的。本次发现宣布于物理评论快讯(Physical
Review Letters)期刊。

依照观测到的信号,LIGO的数学家们臆想出六个并合黑洞的身分大约分别是阳光质地的29和36倍,并合暴发于13亿年前。大约三倍于阳光质地的物质在短暂一秒之内被转化成重力波,其功率峰值是成套可见宇宙总功率的50倍。这一引力波首先抵达Livingston探测器,7阿秒之后到达Hanford探测器,那意味着引力波源位于南半球天区。

据悉广义相对论,一对黑洞在相互绕转过程中通过重力波辐射而损失能量,逐步接近。这一经过不断数十亿年,在最后几分钟里面急速衍变。在终极一分钟内,六个黑洞以几乎是一半光速的超高速度碰撞在同步,并摇身一变了一个质料更大的黑洞。遵照爱因斯坦的E=mc2公式,这一个进程中一片段的质地转化成了能量,而那么些能量在结尾每日以重力波超强暴发的形式辐射出去。LIGO观测到的引力波信号就是如此来的。

20世纪70年代,Russell赫尔斯和约瑟夫(约瑟夫(Joseph))Taylor给出了引力波存在的率先个证据。他们在1974年考察到一个脉冲星与另一个星体相互绕转组成的星球系统,后来发觉第二个天体是一个中子星。这么些系统由于辐射重力波,导致脉冲星的规则缓慢地压缩,观测到的守则变化率与相对论的断言低度一致。赫尔斯和泰勒的这项工作得到了1993年的诺Bell物经济学奖。这个赫尔斯-泰勒(Taylor)双星系统将于3亿年将来并合形成一个黑洞。在近期的这些发现里,LIGO直接见证了四个黑洞组成的星星系统的完结,在繁星系统形成单个黑洞的一念之差投下匆匆一瞥。

“我们对于引力波的体察完成了一项50年前就设定的宏大目的。那就是直接探测到这一麻烦捕捉的情景,更好地了然宇宙,以及爱因斯坦广义绝对论100周年之际恰如其分地续写爱因斯坦的传奇。”加州理性高校的大卫·莱兹大卫H.Reitze,LIGO天文台的执行官,如是说。

这一发现得益于高新激光干涉仪重力波天文台(Advanced
LIGO)探测能力的大大升级。相比较于第一代LIGO探测器,Advanced
LIGO的关键升级工作使得仪器的灵敏度大大加强,从而大大扩展了可探测的自然界空间,也直接造成在其首先次考察运行中发觉重力波。美利哥国家科学基金会基本了高新激光干涉的财政协助。德意志联邦共和国的马克斯(马克斯)-普朗克学会,英帝国的正确性与技能设备委员会和澳大金沙萨的澳大曼海姆钻探基金会等帮助机构均对本项目作出了巨大贡献。使高新探测器林敏度大大提升的几项关键技术由德意志联邦共和国-大英帝国的GEO合作社团开发并测试。重要的总结机资源由AEI的Atlas机群,LIGO实验室,雪城大学和俄勒冈大学阿雷格里港分校贡献。一些大学设计、建造并测试了Advanced
LIGO的第一部分:哈佛大学,弗罗里达大学,加州伯克利分校大学,伦敦哥伦比亚高校和路易斯(Louis)安这州立大学。

“1992年准予LIGO最初的基金项目是NSF有史以来最大的一笔投资”France
Córdova,NSF经理如是说。“这是一项有很高风险的协理,但这多亏NSF需要担当的门类。我们捐助一定会所有发现,不过还在探索过程上基础科学和工程。我们捐助开路先锋。这就是干什么美利坚合众国依旧是天下进步知识的领导者的缘故。”

LIGO的钻研工作由LIGO科学合作社团(LSC)完成,这一搭档团队分包来自美利坚联邦合众国和此外14各国家的1000多名数学家。LSC中的90多所大学和研究所插足研发了探测器所拔取的技术,并分析其发生的多少;在集体中,有约250名做出重大贡献的分子是学员。LSC探测网络包括LIGO干涉仪和GEO600干涉仪。GEO团队包括来自德意志马克斯-普朗克重力物理探究所(阿尔伯特(Bert)·爱因斯坦钻探所(AEI)),科尔多瓦莱布尼兹大学与阿德莱德大学,加迪夫大学,拉斯维加斯大学,其他United Kingdom的大学以及西班牙的巴利阿里群岛大学。

“这项探测是一个新纪元的起源:重力波天理学研商世界现在毕竟不再是空谈了”,LSC发言人,路易斯(Louis)安这州立大学物理与天工学教师加布里埃尔(Gabriel)a
González如是说。

LIGO那种用激光干涉探测重力波的格局最初是在上世纪80年间指出的,重要的指出人有MIT物理教师、荣休助教雷纳·韦斯(Rainer
Weiss),德克萨斯奥斯汀分校的理查德·费曼理论物理讲座助教、荣休教师基普·索恩(Kip
Thorne)以及同样来自剑桥的物理教师、荣休讲师Ronald·德雷弗(RonaldDrever)。

“这项发现的内容周全地被100年前爱因斯坦发布的广义相对论所描述,这也是第一次广义相对论在强重力条件下的检查。假使爱因斯坦泉下有知,真不知道他会有咋样反应”,韦斯说。

“通过这项发现,我们人类开启了一场波澜壮阔的新征途:一场对于探索宇宙这弯曲的另一方面——通过弯曲时空而爆发的东西和情形——的征程。黑洞的磕碰和引力波是勇敢的圆满范例”索恩说。

室女座引力波探测器(Virgo)的切磋工作由Virgo科学合作团队完成,这一团队分包250多名物教育家和工程师,分别隶属于18个不同的南美洲的实验室,包括高卢鸡国家科学切磋要旨(CNRS)的6家研讨所、意大利国立天体物理探究所(INFN)的8家探究所、荷兰王国国家核物理及高能物理商讨所、匈牙利维格纳啄磨所,波兰重力探讨组和安置室女座重力波探测器的南美洲重力天文台。

Virgo的发言官富尔维奥·Richie(Fulvio
Ricci)称:“这是物教育学的重要里程碑,但更为紧要的是,对于LIGO和Virgo来说,这只是是它们将创制的全新而令人激动的大体发现的起先。”

马克斯(Max)-普朗克引力物理研商所(阿尔Bert·爱伊斯坦琢磨所)的所长布鲁斯(布鲁斯(Bruce))·艾伦(Alan)(布鲁斯(Bruce)Allen)补充道“爱因斯坦当初认为重力波太过微弱而无法探测,并且他从不相信过黑洞的存在。然则,我想她并不介意自己在这一个题材上弄错了。”

“Advanced
LIGO探测器是科学与技术上的一项壮举,汇聚了环球技师、工程师和数学家团队的合作才得以兑现,”Advanced
LIGO的项目领头人,来自香港理工的大卫(David)·休梅克说道,“我们及时、同时也在预算内完成了这项美利坚同盟国国家科学基金会接济的花色,对此我们感觉极其自豪。”

天文台,LIGO位于华盛顿Hanford的观测点。图片源于:Caltech/MIT/LIGO Laboratory

在LIGO的五个天文罗利,全长4海里的L形的LIGO干涉仪将激光分成两束,并在五个干涉臂之间往来穿梭(1.2米直径的管道内保障着仿佛完美的真空)。两束激光可以用来以极高的精度测量干涉臂尽头处镜子的岗位。按照爱因斯坦的辩护,当重力波经过探测器的时候,镜子里面的距离将会有一个极微小的变动。而就是这些改变量小至质子直径的稀罕(10-19米),也可以被探测出来。

“要实现这一里程碑式的美妙发现,需要海内外的数学家们齐声搭档——在GEO600探测器上付出出来的激光与悬挂减震技术驱动Advanced
LIGO成为了有史以来人类建筑的最好精妙、灵敏的重力波探测器。”马那瓜高校物理与天文助教希拉(Sheila)·罗恩(希拉罗文(Rowan))如是说。

独自而又离开极远的天文台,对于引力波事件的势头一定,以及排除部分噪音、确认信号来自空中而言,非凡关键。

“但愿这首先次的洞察可以推向中外引力波探测器网络的建设办事,并在多信使天理学的时期里加快实现源的稳定,”加州理工高校的重力物理主干总首席执行官,物医学讲师戴维(David)·麦克(Mike)(麦克(Mike))莱兰(DavidMcClelland)评论道。

(责任编辑 陈晓雪)

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