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四次引力波事件   

2017-10-17 16:24:13|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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盘点5次引力波探测   引力波源于爱因斯坦建立广义相对论以后的预言,即极端天体物理过程中引力场急剧变化,产生时空扰动并向外传播。从LIGO在2015年9月14日首先发现双黑洞并合产生的引力波事件以来,人们已探测到多例引力波事件。   2015年9月,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)首次单独探测到引力波,这是人类首次探测到引力波信号,由质量分别相当于29个太阳和36个太阳的两个黑洞合并时发出。二者形成了一个21倍太阳重量的旋转黑洞,大约与太阳相当的物质转化成能量,以引力波的形式释放出来。   2015年12月,时隔3个多月,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)再次单独探测到引力波,信号来源于距离地球14亿光年的两个黑洞的合并。两个初始质量分别为约14倍太阳质量和约8倍太阳质量的黑洞,合并成一个约21倍太阳质量的旋转黑洞,以引力波的形式释放。   2017年1月,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)第三次单独探测到引力波。这次的引力波事件是由两个恒星质量级黑洞碰撞所产生的,其中一个的质量约为太阳的31倍,另一个则是太阳质量的19倍。科学家计算出这两个黑洞在最终融合成一个约为太阳质量49倍的黑洞之前,彼此围绕对方相互旋转了约6次。这种宇宙级大碰撞产生的能量本身就能达到太阳质量的两倍,并以引力波的形式将能量扩散出去。   2017年8月14日,激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的两台干涉仪和欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器的一台干涉仪,从三个地点几乎同时(先后相差仅几毫秒)捕获到了最新引力波事件。   2017年8月17日,人类第五次探测到引力波,也是首次探测到由双中子星合并产生的引力波及其伴随的电磁信号。此前4次,科学家探测到的引力波都是源于双黑洞合并。   本次发现的引力波事件不同于以往的双黑洞并合,而是由两颗中子星并合产生。这是人类首次同时探测到引力波及其电磁对应体,印证了“双中子星并合不仅能产生引力波,还能产生电磁波”的理论预言,因此有评论称“正式开启了引力波天文学时代”。   我国“慧眼”望远镜参与监测   由于该引力波事件意义重大,天文学界使用了大量的地面望远镜和空间望远镜进行观测。但在引力波事件发生时,仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区,其中就有“慧眼”。   “慧眼”由中国国家国防科技工业局与中国科学院联合资助建造,于2017年6月15日发射升空,目前仍处于试运行阶段。“慧眼”不仅在引力波事件发生时成功监测了引力波源所在天区,还对其伽马射线电磁对应体(简称“引力波闪”)在百万电子伏特(MeV)高能区的辐射性质给出严格限制。   据了解,慧眼望远镜带有高能、中能、低能X射线望远镜和空间环境监测器等科学仪器,能将以自身为圆心的全宇宙360度的范围纳入视野之内;能对银河系进行大天区巡天和扫描,发现新的高能天体;也能借助伽马射线暴工作模式,发现其他剧烈爆发现象,可帮助研究宇宙深处大质量恒星的死亡及中子星并合等过程中的黑洞形成。   目前,空间引力波探测已被列入中国科学院制订的空间2050年规划中。而我国主要的三个大型引力波探测项目:太极计划、天琴计划和阿里实验计划,则均与LIGO一样,都是利用激光干涉的方式,对引力波进行探测和研究。   在“慧眼”的技术基础之上,中国科学院高能物理研究所提出了专门探测引力波闪的引力波高能电磁对应体全天监测器项目(GECAM),并将其命名为“闪电”。   值得一提的是,2017年的诺贝尔物理学奖,颁给了3名为引力波探测作出重要贡献的美国科学家。引力波天文学的时代或正在到来。
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