黑洞和中子星碰撞产生的引力波

黑洞和中子星碰撞产生的引力波发布时间：2020-03-15

来源:中国科学日报

在与三名探险者进行了一个月的新一轮观察后，物理学家在5月2日发布了一份新闻稿，称他们发现了更多的引力波。

自2015年初探测到引力波以来，这些探测器已经探测到13个由两个黑洞碰撞产生的引力波，两个由两个中子星碰撞产生的引力波，这次它们探测到了可能由黑洞和中子星碰撞产生的引力波。

与此同时，随着探测量的增加，理论家的工作有望改变研究团队分析信号的方式，从而更容易检验阿尔伯特·爱因斯坦的引力理论——广义相对论。

为了说明它们的引力波信号，科学家将它们与会计机器的模拟结果进行了比较。

现在，美国摩根敦西弗吉尼亚大学的理论天体物理学家西恩姆·威廉姆斯已经找到了一个精确的数学公式，用来计算两个被吞并的黑洞的信号或波形。

“这是向前迈出的一大步。”没有参与这项研究的蒙大拿州立大学波兹曼分校的引力波地理学家尼尔科尼什说，“这将为分析提供更精确的波形。总的来说，它也让我们更好地理解黑洞合并过程中发生的操作。”

爱因斯坦在1916年推测，当两颗恒星相互缠绕时，引力波将被宣布，尽管他认为这些波可能太小而无法被探测到。

2015年，LIGO的物理学家使用位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的大型光学仪器，观察两个相距13亿光年的黑洞合并时宣布的引力波。

2017年8月，意大利比萨附近的处女座引力波探索者参加了搜索行动。这种合作使得对深空工作起源的三角测量成为可能。

公报说，LIGO和处女座的引力波探测器在4月26日联合探测到一个信号，这可能是由一个黑洞和一颗大约12亿光年外的中子星相撞造成的。

科学合作的发言人LIGO表示，探测到的信号非常小，就像嘈杂的咖啡馆里的低语。很难把它们区分清楚，所以要想得出正确的结论需要一些时间。

4月1日，经过宣传，LIGO和处女座开始了第三轮引力波探索。

这项工作将持续到第二年的三月，这标志着引力波地理的一个重大变化。

LIGO和处女座将首次向其他风水站(以及任何拥有望远镜的风水爱好者)发布公开的实时引力波探测警报，并建议他们如何找到这些工作，这样他们就可以利用从射电望远镜到空间X射线望远镜的传统技能来开启关于这些工作的讨论。

灵敏度的提高将使探索者能够更好地区分信号和稳定的背景噪声水平，从而为物理学家提供更多关于引力波的细节。这反过来又提供了准确验证爱因斯坦广义相对论的可能性。

升级后的LIGO还降低了量子噪声水平。量子噪声是由光子的随机不稳定性引起的，这可能导致测量不确定性并掩盖微小的引力波信号。

科学家表示，新启动的第三轮引力波探索比以前更加敏感。LIGO和处女座将在明年一起探索，从各种已知的来源发现更多的引力波，并有望发现新的引力波。

与此同时，日本新建的KAGRA引力波大地测量站的研究人员正在迅速调试他们的探险者，以便在2020年初加入该网络。

拥有第四个探索者将特别有助于更精确地定位世界上正在进行的工作。

帕萨迪纳加州理工学院的物理学家、LIGO大学的主任大卫·雷兹指出，新一轮的探索在一开始就发现了黑洞吞噬中子星的痕迹。假设它被证明，这将是一个“三连胜”，即各种类型的碰撞之间的黑洞和中子星已被相继发现，包括双黑洞，双中子星和碰撞之间的黑洞和中子星。

引力波是黑洞和中子星碰撞产生的时空涟漪，就像扔进水里的石头产生的涟漪一样。引力波的探索对人类探索国际起源和发展具有重要意义。