天文学传阅|LIGO科学合作团队写了扳平首新闻稿

By admin in 天文学 on 2018年10月17日

LIGO探测到对黑洞碰撞出的引力波,打开了同一鼓观察宇宙的新窗口(示意图)。图片来源:LIGO新闻发布会直播截图

编者按:

LIGO(激光干涉引力波天文台)昨晚召开了一如既往集显著的情报发布会,宣布第一坏“听”到了时空中的涟漪——来自星星单黑洞最后并合瞬间之引力波。它证明了阿尔伯特·爱因斯坦当1915年的广义相对论的一个要预言,并开拓了一样扇前所未有的探赜索隐宇宙的初窗口。为这个LIGO写了同等首新闻稿,堪称经典。

文 | LIGO科学合作团队

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历来,科学家第一不善考察到了时空中的涟漪——引力波,这同源长期宇宙的灾变性事件所发出的信号。这同一探测证实了阿尔伯特·爱因斯坦以1915年之广义相对论的一个要害预言,并开拓了一致鼓前所未有的探赜索隐宇宙的新窗口。

起源于剧烈天体物理过程的引力波携带着关于其源以及有关引力的独步之音信。物理学家们确信他们探测到了自星星只黑洞最后并合瞬间底引力波。这半独黑洞最终形成了一个质地又怪飞旋转的黑洞。这无异现象长久以来就让理论预言,然而却从未被观察到。

当时等同引力波信号于世界和谐时2015年9月14日9:51(北京时间当天午后5:51区划),由各自位于路易斯安那州列文斯顿(Livingston,Louisiana)和华盛顿州汉福德(Hanford,Washington)的激光干涉引力波观测台(LIGO)的同样对探测器探测到。

LIGO天文台是由于美国国家科学基金资助,由加州理工以及麻省理工构思、建造并运行的。这同样意识凡是出于LIGO科学合作组织(包含GEO600组织以及澳大利亚干涉引力天文协会)以及Virgo组织使用自星星大LIGO探测器的数目后做出的。本次发现上于物理评论快讯(Physical
Review Letters)期刊。

冲观测到之信号,LIGO的科学家等估摸有些许独连合黑洞的身分大约分别是阳光质量之29及36倍,并合发生被13亿年前。大约三倍增于阳光质量的质在不久一秒里吃转正成引力波,其功率峰值是全部可见宇宙总功率的50倍增。这同样引力波首先抵达Livingston探测器,7毫秒之后到Hanford探测器,这表示引力波源位于南半球天区。

基于广义相对论,一针对黑洞在彼此绕转过程被通过引力波辐射而损失能,逐渐接近。这无异于历程持续数十亿年,在结尾几乎分钟里快速演变。在最后一秒钟内,两独黑洞以几是一半光速的超高速度碰撞在齐,并摇身一变了一个色再特别之黑洞。根据爱因斯坦底E=mc2公式,这个过程被同样有的的品质转化成了能,而这些能量在终极时刻坐引力波超强爆发的样式辐射下。LIGO观测到之引力波信号就是如此来之。

20世纪70年份,罗素赫尔斯及约瑟夫泰勒给来了引力波存在的首先独证据。他们以1974年考察到一个脉冲星与任何一个星体彼此绕转做的星斗系统,后来发觉第二独天体是一个中子星。这个体系由辐射引力波,导致脉冲星的律缓慢地缩小,观测到之轨道变化率与相对论的预言高度一致。赫尔斯与泰勒的这项工作获得了1993年的诺贝尔物理学奖。这个赫尔斯-泰勒双星系统以让3亿年以后并合形成一个黑洞。在近年底之意识里,LIGO直接见证了有限独黑洞组成的星球系统的收,在星球系统形成单个黑洞的一念之差投下匆匆一扫。

“我们对引力波的观测完成了同起50年前纵设定的壮目标。那即便是直接探测到当时无异不便捕捉的观,更好地领悟宇宙,以及爱因斯坦广义相对论100周年之际恰如其分地续写爱因斯坦之传奇。”加州理性学院之戴维·莱兹David
H.Reitze,LIGO天文台的执行官,如是说。

立马无异发现得益于高新激光干涉仪引力波天文台(Advanced
LIGO)探测能力的大大提升。相比叫第一代LIGO探测器,Advanced
LIGO的重要性升级工作让仪器的灵敏度大大提高,从而大大加了而探测的大自然空间,也一直促成在其首先次于考察运行面临窥见引力波。美国国家科学基金会为主了高新激光干涉的财政支持。德国之马克斯-普朗克学会,英国底没错及技术设备委员会及澳大利亚的澳大利亚研究基金会相当补助机构均对以项目作出了伟大贡献。使高新探测器林敏度大大提高的几件关键技术由德国-英国的GEO合作团队出并测试。主要的处理器资源由AEI的Atlas机群,LIGO实验室,雪城大学以及威斯康星大学密尔沃基分校贡献。一些高等学校计划、建造并测试了Advanced
LIGO的要部分:澳大利亚国立大学,弗罗里达大学,斯坦福大学,纽约哥伦比亚大学与路易斯安那州就大学。

“1992年准予LIGO最初的基金项目是NSF有史以来最特别的相同画投资”France
Córdova,NSF主任如是说。“那是同样件有那个高风险的捐助,但就正是NSF需要担的门类。我们捐助一定会有发现,但是还于追究过程及基础科学和工程。我们捐助开路先锋。这虽是干什么美国依然是全球进步文化之企业主的来由。”

LIGO的研讨工作由LIGO科学合作组织(LSC)完成,这同一搭档团队分包来自美国跟外14各国国家的1000差不多称为科学家。LSC中之90几近所高校和研究所与研发了探测器所祭的技艺,并分析该发出的多寡;在社中,有大体250名叫做出重要贡献的分子是生。LSC探测网包括LIGO干涉仪和GEO600干涉仪。GEO团队连自德国马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱因斯坦研究所(AEI)),汉诺威莱布尼兹大学及格拉斯哥大学,加迪夫大学,伯明翰大学,其他英国之大学和西班牙底巴利阿里群岛大学。

“这项探测是一个新纪元的起点:引力波天文学研究世界现在好不容易不再是空谈了”,LSC发言人,路易斯安那州及时大学物理与天文学教授Gabriela
González如是说。

LIGO这种用激光干涉探测引力波的方法最初是当齐世纪80年间提出的,主要的提出人口发MIT物理教授、荣休教授雷纳·韦斯(Rainer
Weiss),加州理工的理查德·费曼理论物理讲座教授、荣休教授基普·索恩(Kip
Thorne)以及同来加州理工的大体教授、荣休教授罗纳德·德雷弗(Ronald
Drever)。

“这项发现的情完善地受100年前爱因斯坦发表之广义相对论所讲述,这为是第一潮广义相对论在强引力条件下的验证。如要爱因斯坦泉下产生理解,真不知道他会晤有啊反应”,韦斯说。

“通过这项发现,我们人类开启了相同集市波澜壮阔的新道路:一庙会对探索宇宙那弯曲的一方面——通过弯曲时空而发生的事物与状况——的道路。黑洞的冲击和引力波是敢于的面面俱到范例”索恩说。

室女所引力波探测器(Virgo)的钻工作由Virgo科学合作团队形成,这同团体分包250大多称物理学家和工程师,分别隶属于18只不等的欧洲底实验室,包括法国国家科学研究中心(CNRS)的6家研究所、意大利国立天体物理研究所(INFN)的8小研究所、荷兰国家核物理及高能物理研究所、匈牙利维格纳研究所,波兰引力研究组和安置室女座引力波探测器的欧洲引力天文台。

Virgo的演讲官富尔维奥·里奇(Fulvio
Ricci)称:“这是物理学的重中之重里程碑,但更为重要的凡,对于LIGO和Virgo来说,这单是它们将开创的新而令人激动的情理发现的启幕。”

马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱伊斯坦研究所)的所长布鲁斯·艾伦(Bruce
Allen)补充道“爱因斯坦那儿看引力波太过微弱而无法探测,并且他从没相信了黑洞的有。不过,我眷恋他并无在意自己于这些题目上做错了。”

“Advanced
LIGO探测器是不利及技术及的一模一样宗壮举,汇聚了中外技师、工程师和科学家团队的协作才得以兑现,”Advanced
LIGO的档次领头人,来自麻省理工的戴维·休梅克说道,“我们马上、同时也以预算内完成了这项美国国家科学基金会捐助的品类,对斯我们感觉到极其自豪。”

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

在LIGO的片单天文台中,全长4公里之L形的LIGO干涉仪将激光分成两约束,并当简单个干涉臂之间往来不停(1.2米直径的管道内保持正近乎完美的真空)。两羁绊激光可以为此来坐极其高之精度测量干涉臂尽头处镜子的岗位。根据爱因斯坦的争辩,当引力波经过探测器的时段,镜子里的离开将会来一个极其微小的反。而就算这改变量多少至质子直径的稀罕(10-19米),也可以为探测出。

“要贯彻即无异里程碑式的好好发现,需要海内外之科学家等并搭档——在GEO600探测器上支付出的激光和悬挂减震技术令Advanced
LIGO成为了向人类建筑的不过精妙、灵敏的引力波探测器。”格拉斯哥大学物理及天文教授希拉·罗恩(Sheila
Rowan)如是说。

单独设同时去不过多之天文台,对于引力波事件之来头一定,以及破部分噪音、确认信号来自空中而言,非常主要。

“但愿这首先浅的体察能够推进全世界引力波探测器网络的建设工作,并当多迷信而天文学的一时里加快实现自的稳,”澳大利亚国立大学的引力物理基本决策者,物理学教授戴维·麦克莱兰(David
McClelland)评论道。

(责任编辑 陈晓雪)

出品 | 科普中国

制造 | 知识分子

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