LIGO再次探测到引力波意义何在?

引力波 探测 黑洞 中子星 意义 苟利 再次 研究

06-16 14:24 科学网 (sciencenet-cas) 百科

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北京时间16日凌晨,LIGO在美国天文学会宣布直接探测到了双黑洞并合产生的引力波,这是自今年2月份以来LIGO第二次宣布直接探测到引力波,同时发布会上还透露了一个疑似引力波信号。

"LIGO在短短四个月之内发现两个确凿、一个疑似引力波事件,说明今后引力波探测的事件率要比我们以前预计得高不少,这非常激动人心。"中科院高能所研究员张双南告诉《中国科学报》记者。

据介绍,此次探测到的引力波由双黑洞并合产生,但相较于2月份探测到的双黑洞并合事件,此次并合的双黑洞质量较小,分别为14.2个太阳质量和7.5个太阳质量,信号也更弱。

据中科院国家天文台研究员苟利军介绍,10个太阳质量的黑洞在银河系内是比较常见的,这也意味着未来有可能探测到更多类似引力波信号。

"比较少的探测结果很难从统计上研究双黑洞的性质。"张双南解释道,较多的探测结果能够帮助科学家了解黑洞倾向于在宇宙何处产生、如何形成等信息。"将来引力波会给我们展现一个非常丰富的黑洞图像,而这个图像用其他手段是不能获得的。"张双南说。

据苟利军介绍,LIGO两次探测到的引力波均源自于双黑洞并合,这与其探测频率范围和灵敏度密切相关,而LIGO目前的灵敏度只达到了预期的40%,经过对探测器的短暂维修,今年秋季它将重新启动,预计到时其灵敏度将提高15-25%。他表示,此次LIGO的探测已经体现出了一种常规性报道的态势,其未来的探测也更值得期待。

随着LIGO探测灵敏度的提升,以及之后VIRGO探测的加入,科学家未来探测到其他并合事例将成为可能。

"我们期待两个中子星并合事例,但是它的引力波频率要低一些,但未来一定会看到,一个黑洞和一个中子星并合,两个中子星并合,甚至两个白矮星并合,这都将是引力波探测领域的重大突破。"张双南称。

据介绍,宇宙当中有很多中子星、白矮星,但目前科学家对其性质的研究都是通过表面的电磁波辐射进行,而一旦双中子星并合,它们内部的结构就能够得以显现,科学家便有机会将中子星和白矮星内部的结构研究清楚,这对于天文学和物理学而言将是重大突破。

张双南告诉记者,如果将来引力波测量的精度提高或者观测到距离更近的引力波事件,就可以对引力波源的方向测量达到较高的精度,加上引力波测量本身可以确定引力波源的距离,就很可能证认出该事件发生的星系。

"星系的红移是比较容易测量的,所以就可以把引力波作为新的标准烛光研究宇宙的膨胀。相比超新星等其它标准烛光,引力波标准烛光更加干净和准确,而且不依赖于宇宙距离'梯子'。"张双南表示,这对于恒星演化、黑洞形成以及宇宙演化等研究都将具有划时代的意义。

据悉,在电磁波的时代,最简单的天体的研究也是⾮常耗时和复杂的。然⽽随着引⼒波探测的揭幕,⿊洞的研究将变得更为简便有效。苟利军指出,宇宙间有着很多其它的天体也能够产⽣强烈的引力波,比如双中子星合并,"对于这些天体,我们就可以利⽤多信使的⽅方式进⾏研究,多信使意味着利⽤用不同的⼿段,比如可以利⽤引力波、电磁波、中微⼦等⽅式同时对这些系统进⾏研究,从⽽得到一个整体的图像和理解。"

与此同时,张双南从物理学研究角度分析了引力波的意义所在。他表示,引力波探测能够更严格地来检验相对论。"如果灵敏度提升,有一些测量质量很高的事例,对相对论理论的检验会更加精确,甚至可能检验不同的引力理论。"张双南表示,除相对论之外,还有与之竞争的其他引力理论,科学家未来通过引力波或许能够对不同的引力理论加以区分。

事实上,自今年2月LIGO宣布直接探测到引力波之后,国内引力波计划--太极、天琴和阿里陆续走入人们的视野。苟利军告诉记者,事实上,国内的引力波探测计划与LIGO的科学目标有着很大的不同。张双南也表示,国内引力波探测项目与LIGO探测并没有重复,而LIGO的探测结果证明了原理的可行性,对国内引力波探测也将产生巨大的推动作用。


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