科學家已經第二次探測到引力波
與LIGO合作的科學家聲稱，他們再次探測到了引力波——在宇宙中運動的物體在時空中產生的漣漪。這是這些研究人員在今年早些時候成為歷史上第一個這樣做的團隊之後，第二次發現引力波訊號。
“第一次發現不只是運氣。”
第二次檢測提高了LIGO真正測量波而不是其他東西的可能性。”LIGO研究員、錫拉丘茲大學物理學教授鄧肯•布朗（duncanbrown）說：“看到第二個如此響亮的訊號，意味著第一次檢測到的不僅僅是運氣。”。這兩個波訊號也發生在短短幾個月內對方，暗示這些檢測可能會發生相當頻繁的LIGO前進。
與最初的發現一樣，這些波來自於兩個黑洞的合併——一個恆星坍縮死亡時形成的超緻密物體。在合併過程中，這些黑洞以每秒幾圈的速度快速旋轉，然後合併成一個密度極高的物體。整個過程產生了巨大的引力波，以光速向外漣漪。這些海浪在太空中翻滾了14億年，最終在12月26日（或美國的12月25日）到達地球，當時LIGO的兩個天文臺接收到了它們。這一發現在最近發表在《物理評論快報》上的一項新研究中有詳細說明。
兩個黑洞合併的動畫(美國宇航局）
雖然利戈的兩次探測都源於黑洞的合併，但產生它們的兩個事件卻不同。今天發現的黑洞比第一對小得多；這些天體的質量大約是太陽的8倍和14倍，而第一批天體的質量大約是29倍和36倍。因為這些洞比較小，所以不會產生那麼強的訊號。但孔的尺寸越小，產生的訊號持續的時間就越長。這是因為質量較小的物體相互之間的“牽引”力不強，所以它們的合併需要更多的時間。這產生了一個訊號，LIGO測量了整整一秒鐘-比第一個訊號的0.5秒長得多。更長的觀察時間使得研究人員能夠觀察到比以前更多的合併黑洞的旋轉。
第二次探測暗示黑洞合併發生的頻率相當高
第二次探測也暗示了黑洞合併發生的頻率相當高，LIGO將能夠發現很多。利戈的第一次發現發生在九月，而這一次發生在幾個月後。甚至有可能在去年年底合作測量到第三個訊號，但研究人員還不能確定它是否來自引力波。
一個發現可能是錯誤；第二個發現讓科學家更加自信。研究人員現在認為，他們可以開始利用引力波訊號來進一步瞭解分佈在整個宇宙中的黑洞型別。”透過第一次探測，我們實際上實現了對引力波的探測，標志著一個非常漫長的時代的結束透過第二次探測，我們開啟了引力波天文學的時代。”
引力波是愛因斯坦廣義相對論的一個重要組成部分，1916年愛因斯坦的廣義相對論首次提出時，它徹底改變了物理學。在那之前，空間和時間被認為是固定的概念，彼此之間並沒有任何影響。廣義相對論改變了這一切，把空間和時間結合成了一個單一的概念，即時空。他們的想法是物體實際上可以扭曲和彎曲它們周圍的時空；物體越大，它的時空印記就越大。當這些巨大的物體移動時，它們會產生起伏的時空漣漪，或者說引力波，就像在池塘裡產生漣漪一樣。
探測這些漣漪是一門超精密的科學
直到最近，引力波仍然是愛因斯坦理論中最後一個尚未被證實的部分。那是因為探測這些漣漪是一門超精密的科學。太陽和我們太陽系中的行星產生的波太弱，無法從地球接收到，因此科學家只能從遙遠的超緻密物體（如黑洞和被稱為中子星的恆星殘餘物）的運動中接收到波。但是，即使是這些天體發出的巨**浪到達地球時仍會大大減弱，需要額外的靈敏儀器來探測。
LIGO在路易斯安那和華盛頓的兩個觀測站(利戈）
這就是LIGO進來的地方。這項合作是鐳射干涉儀引力波天文臺的代表，在路易斯安那州和華盛頓州有兩個設施，專門用來測量大型合併天體的引力波。每個天文臺的形狀都像一個大L，其“臂”是兩個真空密封管，長2.5英里。每隻手臂的末端都有一面鏡子，儘量保持靜止。這樣一來，每當引力波經過時，一面鏡子似乎離天文臺越遠，而另一面似乎越近。LIGO的科學家透過計時鐳射從每個反射鏡上反彈所需的時間來測量這種運動。鏡子不怎麼動；它們的相對位置只改變了質子大小的萬分之一。
利用這種方法，LIGO在2015年9月14日進行了第一次波浪探測，當時合作伙伴正開始尋找訊號。之後，研究小組繼續24小時不間斷地觀察，直到1月12日。起初，研究人員沒想到觀察會持續那麼久，因為他們想在聖誕節前停止。”LIGO的合作者、麻省理工學院卡夫利研究所的高階研究科學家大衛·舒梅克說：“我們原本計劃在假期前後停止跑步，給人們一個休息時間。”但我們詢問了操作員和天文臺的其他人員，他們是否可以留下來繼續觀察這臺機器。”
LIGO測試鏡(利格）
當科學家們在美國東部時間聖誕節深夜11點38分接到一個可能被髮現的警報時，結果證明這是一個正確的決定。在利戈的觀察過程中，研究人員運行了一系列計算機程式，不斷尋找觀測站資料中的模式。這些程式快速地將這些模式與數千個預先確定的重力波訊號的模板進行比較。如果資料與模板匹配，則可能是一個波剛剛經過。”12月26日發生的事情是，其中一個模板與一些資料非常吻合。
研究人員渴望觀察來自不同恆星殘餘物的波
現在LIGO已經測量到兩個黑洞合併，研究人員渴望觀察來自不同恆星殘餘物（如中子星）的波。這些都是大得多的恆星坍縮時留下的超緻密的小恆星。還有一種可能是中子星與黑洞的合併。”斯科特說：“我們正在尋找許多其他型別的放射源，但我們還沒有發現。”雙星黑洞系統只是其中之一。”
但隨著時間的推移，該團隊預計，在今年秋季開始下一輪觀測時，很快就會觀察到更多黑洞合併。他們探測得越多，就越能瞭解黑洞有多大，以及整個宇宙有多少黑洞。”布朗說：“如果我們能瞭解黑洞的分佈，我們就可以開始瞭解恆星的生死，這實際上是一個我們從哪裡來，宇宙走向何方的問題。”因此，我們可以透過看到這些黑洞相互碰撞來描繪宇宙的歷史和演化，這真是太酷了。”
一位藝術家描繪了一顆明亮的中子星(美國宇航局）
- 發表於 2021-05-05 09:51
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