LIGO科学协作社团写了一篇新闻稿天文学

By admin in 天文学 on 2019年2月16日

LIGO探测到双黑洞碰撞暴发的引力波,打开了一扇观望宇宙的新窗口(示意图)。图片源于:LIGO消息公布会直播截图

编者按:

LIGO(激光干涉动力波天文台)明儿晚上举行了一场显明的情报发布会,公布第4回“听”到了时空中的涟漪——来自八个黑洞最后并合须臾间的引力波。它表明了阿尔Bert·爱因Stan在壹玖壹贰年的广义相对论的几个首要预见,并开拓了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。为此LIGO写了一篇新闻稿,堪称经典。

文 | LIGO科学合营协会

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从古至今,化学家第6次观测到了时空中的涟漪——引力波,这一来自长时间宇宙的灾变性事件所爆发的信号。这一探测证实了阿尔Bert·爱因Stan在壹玖壹贰年的广义相对论的1个首要预知,并开拓了一扇前所未有的商讨宇宙的新窗口。

源点于剧烈天体物理过程的引力波指点着有关其源头和关于动力的独一无二的音讯。地理学家们确信他们探测到了来自五个黑洞最终并合弹指间的动力波。那多个黑洞最终形成了1个成色更大高速旋转的黑洞。这一景观长久以来就被理论预见,然则却尚无被考察到。

这一引力波信号于世界和谐时间2016年十一月二十六日9:51(香岛时间当天早晨5:5陆分),由个别位于Louis安那州列文斯顿(Livingston,Louisiana)和Washington州汉福德(Hanford,华盛顿)的激光干涉引力波观测台(LIGO)的一对探测器探测到。

LIGO天文台是由United States国家科学基金接济,由德克萨斯奥斯汀分校和香港理工构思、建造并运转的。这一发觉是由LIGO科学合营团队(包蕴GEO600社团和澳大瓦伦西亚干涉引力天文协会)以及Virgo协会使用来源两台LIGO探测器的数据后做出的。本次发现宣布于物理评论快讯(Physical
Review Letters)期刊。

依据观测到的信号,LIGO的化学家们揣测出七个并合黑洞的品质大概分别是日光质量的29和36倍,并合发生于13亿年前。几乎三倍于阳光质量的物质在不久一秒之内被转化成引力波,其功率峰值是成套可知宇宙总功率的50倍。这一动力波首先抵达Livingston探测器,7微秒之后到达Hanford探测器,那象征引力波源位于南半球天区。

依据广义绝对论,一对黑洞在互动绕转进程中经过引力波辐射而损失能量,渐渐临近。这一进程不断数十亿年,在结尾几分钟里面快捷衍变。在最终一分钟内,八个黑洞以几乎是十分之五光速的超高速度碰撞在同步,并摇身一变了3个质量更大的黑洞。依照爱因斯坦的E=mc2公式,那个历程中一片段的质量转化成了能量,而这几个能量在最后每一天以引力波超强爆发的方式辐射出去。LIGO观测到的引力波信号就是那样来的。

20世纪70时代,Russell赫尔斯和约瑟夫Taylor给出了引力波存在的率先个证据。他们在1973年考察到多个脉冲星与另多少个宇宙相互绕转组成的星辰系统,后来发现第③个天体是一个中子星。那个种类由于辐射引力波,导致脉冲星的轨道缓慢地缩短,观测到的清规戒律变化率与相对论的预见高度一致。赫尔斯和Taylor的那项工作拿到了1995年的诺Bell物艺术学奖。这几个赫尔斯-Taylor双星系统将于3亿年未来并合形成一个黑洞。在新近的这几个发现里,LIGO间接见证了两个黑洞组成的星球系统的完工,在星球系统形成单个黑洞的马上投下匆匆一瞥。

“大家对此动力波的考察达成了一项50年前就设定的宏伟目的。那就是直接探测到这一难以捕捉的场景,更好地明白宇宙,以及爱因Stan广义相对论100周年之际恰如其分地续写爱因斯坦的神话。”加州理性大学的大卫·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引力波天文台(Advanced
LIGO)探测能力的大大提高。相比较于第③代LIGO探测器,Advanced
LIGO的基本点升级工作使得仪器的灵敏度大大抓好,从而大大增添了可探测的自然界空间,也直接导致在其首先次考察运营中发现引力波。美国国家科学基金会焦点了高新激光干涉的财政支持。德意志联邦共和国的马克斯-普朗克学会,英帝国的没错与技术设备委员会和澳大伯尔尼的澳大乌兰巴托探究基金会等襄助机构均对本项目作出了惊天动地贡献。使高新探测器林敏度大大升高的几项关键技术由德国-U.K.的GEO合作团队开发并测试。紧要的微机能源由AEI的Atlas机群,LIGO实验室,雪城大学和印第安纳高校金边分校贡献。一些高等高校陈设、建造并测试了Advanced
LIGO的紧要性部分:澳大拉斯维加斯国立高校,弗罗里达大学,加州洛杉矶分校州立大学,London哥伦比亚(República de Colombia)高校和Louis安那州立大学。

“一九九四年获准LIGO最初的基金项目是NSF有史以来最大的一笔投资”France
Córdova,NSF老总如是说。“那是一项有很高风险的捐助,但那多亏NSF需求承受的档次。大家捐助一定会有着发现,可是还在研商进度上基础科学和工程。我们捐助开路前锋。那就是怎么美利坚合众国依然是满世界升高知识的领导的缘故。”

LIGO的钻研工作由LIGO科学合营团队(LSC)完成,这一合营组织分包来自米国和任何14各国家的一千多名物理学家。LSC中的90多所大学和商讨所参加研发了探测器所利用的技艺,并分析其发生的数码;在协会中,有约250名做出重大贡献的分子是学员。LSC探测网络包罗LIGO干涉仪和GEO600干涉仪。GEO团队包蕴来自德意志马克斯-普朗克引力物理商讨所(阿尔Bert·爱因Stan探究所(AEI)),比什凯克莱布尼兹大学与格Russ哥大学,加迪夫大学,乌鲁木齐大学,其他英国的高校以及西班牙(Spain)的巴利Ali群岛大学。

“那项探测是一个新纪元的起源:动力波天管教育学研讨领域将来终于不再是放空炮了”,LSC发言人,Louis安那州立大学物理与天工学助教加百利a
González如是说。

LIGO那种用激光干涉探测引力波的点子最初是在上世纪80年份提议的,首要的提议人有MIT物理教授、荣休教授雷纳·韦斯(Rainer
韦斯),早稻田的Richard·费曼理论物理讲座助教、荣休助教基普·Thorne(Kip
索恩)以及同样来自印度孟买理工的情理教授、荣休助教罗恩ald·德雷弗(罗恩ald
Drever)。

“那项发现的内容周到地被100年前爱因斯坦公布的广义相对论所描述,那也是第⑤遍广义绝对论在强引力条件下的检验。借使爱因Stan泉下有知,真不知道他会有怎么着反应”,韦斯说。

“通过那项发现,咱们人类开启了一场波澜壮阔的新征程:一场对于探索宇宙这弯曲的一方面——通过弯曲时空而爆发的事物和情景——的征程。黑洞的磕碰和引力波是铁汉的八面驶风范例”索恩说。

室女座引力波探测器(Virgo)的钻研工作由Virgo科学合作团队形成,这一团社团分包250多名地文学家和工程师,分别隶属于十几个不等的北美洲的实验室,包涵法兰西共和国国家科学研讨中心(CN宝马X5S)的6家研商所、意国国立天体物理商讨所(INFN)的8家商讨所、荷兰王国国家核物理及高能物理探究所、匈牙利(Hungary)维格纳切磋所,波兰(Poland)动力探究组和安放室女座引力波探测器的亚洲动力天文台。

Virgo的发言官富尔维奥·里奇(Fulvio
Ricci)称:“那是物军事学的主要性里程碑,但更为首要的是,对于LIGO和Virgo来说,那唯有是它们将成立的全新而让人激动的情理发现的开端。”

天文学,马克斯-普朗克动力物理琢磨所(阿尔Bert·爱伊Stan商量所)的所长Bruce·Alan(BruceAllen)补充道“爱因Stan当初以为引力波太过微弱而一筹莫展探测,并且她从没相信过黑洞的留存。但是,小编想他并不介意自个儿在那个标题上弄错了。”

“Advanced
LIGO探测器是不易与技术上的一项壮举,集聚了举世技师、工程师和化学家团队的同盟才可以完结,”Advanced
LIGO的花色领头人,来自印度孟买理工的大卫·休Meck说道,“大家马上、同时也在预算内完毕了那项United States国家科学基金会帮衬的连串,对此我们备感极其自豪。”

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

在LIGO的多少个天文塞内加尔达喀尔,全长4英里的L形的LIGO干涉仪将激光分成两束,并在五个干涉臂之间来回不停(1.2米直径的管道内保持着近乎完美的真空)。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地方。根据爱因Stan的辩解,当动力波经过探测器的时候,镜子里面的离开将会有三个极微小的更改。而就是这几个改变量小至质子直径的少有(10-19米),也得以被探测出来。

“要落到实处这一里程碑式的不错发现,须求海内外的地理学家们共同搭档——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极端精妙、灵敏的引力波探测器。”格Russ哥大学物理与天文教师Sheila·罗恩(Sheila罗文)如是说。

单独而又相差极远的天文台,对于引力波事件的动向一定,以及排除某些噪音、确认信号来自空中而言,十分首要。

“但愿那首先次的观测可以推进全世界引力波探测器网络的建设工作,并在多信使天管艺术学的一时半刻里加快完毕源的定点,”澳大太原国立大学的动力物理主干官员,物文学教师大卫·McRae兰(DavidMcClelland)评论道。

(责任编辑 陈晓(英文名:chén xiǎo)雪)

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