經(jīng)過4年不斷升級和測試的高新LIGO終于在2015年9月初試鋒芒,。事實上，很多人都對2015年的第一次觀測運行（O1）能否探測到信號抱有懷疑態(tài)度,，因為它的靈敏度還遠遠沒到最佳狀態(tài),。然而，宇宙往往在不經(jīng)意間給人以驚喜,。甚至在O1沒有正式啟動時,，GW150914就已經(jīng)不期而遇了*。萬幸的是,，O1采用的是軟啟動,，所以在信號到達地球時,，探測器已經(jīng)處于工作狀態(tài)了，采集到的數(shù)據(jù)也是可靠的,。
3,、GW150914事件到底是什么？
在2015年9月14日北京時間17點50分45秒,，LIGO位于美國利文斯頓與漢福德的兩臺探測器同時觀測到了GW150914信號,。這個信號首先由低延遲搜索方法來識別（這種搜索方法并不關(guān)心精確的引力波波形，它通過尋找可能為引力波的某些特征跡象來較快速地尋找引力波）,，在僅僅三分鐘之后,，低延遲搜索方法就將此作為引力波的候選事件匯報了出來。之后LIGO干涉儀獲得的引力波應(yīng)變數(shù)據(jù)又被LSC的數(shù)據(jù)分析專家們拿來和一個海量的由理論計算產(chǎn)生的波形庫中的波形相對照,，這個過程是為了找到和原數(shù)據(jù)最匹配的波形,，也就是通常所說的匹配濾波器法。圖7展示了進一步數(shù)據(jù)分析后的主要結(jié)果,，證實了GW150914是兩個黑洞并合的事件,。
通過比較引力波應(yīng)變數(shù)據(jù)（以在漢福德的H1探測器所接收的應(yīng)變?yōu)槔┖陀蓮V義相對論計算得出的在旋進（inspiral）,、合并(merger),、鈴宕（ringdown）三個過程的最佳匹配波形，得出的關(guān)于GW150914的一些關(guān)鍵結(jié)論,。圖片下方展示了兩個黑洞的間距和相對速度隨時間演化的過程,，它們的速度在不到0.2秒的時間內(nèi)達到了0.6倍光速。（此圖版權(quán)為LSC/VirgoCollaboration所有）
后續(xù)跟進的數(shù)據(jù)分析結(jié)果還顯示,，GW150914是一個36倍太陽質(zhì)量的黑洞和一個29倍太陽質(zhì)量黑洞并合事件,，在并合后產(chǎn)生了一個62倍太陽質(zhì)量帶自旋的kerr黑洞。這一切發(fā)生于距離我們十幾億光年以外的地方,。LIGO探測器真實地探測到了很久以前發(fā)生于某個遙遠星系的一個大事件,！
將并合前的兩個黑洞和最終產(chǎn)生的黑洞相比較，可以發(fā)現(xiàn)這次并合將大約3倍太陽質(zhì)量（大約600萬億億億（~6×1030）公斤）轉(zhuǎn)換成了引力波能量,，其中絕大部分在不到一秒的時間里釋放了出去,。相比之下，太陽在一秒內(nèi)發(fā)出的能量大約只相當(dāng)于是四十億（～4×109）公斤物質(zhì)轉(zhuǎn)換成的電磁輻射,。實際上,，令人驚奇的是，GW150914放出的峰值功率要比可觀測宇宙中所有星系的光度總和還高10倍以上,！正是因為致密雙星系統(tǒng)在并合前的最后階段才能釋放達到峰值功率的引力波,，所以之前提到的還有3億年才能并合的PSR1913+16雙星由于正在釋放的引力波強度還太弱,，因此很難被探測到,。
以上數(shù)據(jù)還表明,，這兩個黑洞在并合前的間隔只有數(shù)百公里，引力波的頻率在此時大約達到了150Hz,。因為足夠致密,，黑洞是唯一已知在如此近的距離都不會碰撞融合的物體。由并合前總質(zhì)量可知,，雙中子星的總質(zhì)量遠低于此,，而如果是一對黑洞和中子星組成的雙星的話，要產(chǎn)生這樣的波形,，它們必定會在遠低于150Hz的時候就早已開始并合了,。因此，GW159014確鑿無誤是一次雙黑洞的并合事件,。
新的時代
愛因斯坦的廣義相對論自從100年前提出以來,，歷經(jīng)了重重考驗，從對水星近日點進動的解釋,，到1919年愛丁頓對日全食時太陽附近光線偏折的研究,，再到對引力紅移的驗證，每一次檢驗,，相對論都從容應(yīng)對,。而這一次引力波的探測，更是有力地支持了相對論在強引力場下的正確性,。至此,，廣義相對論的所有主要預(yù)言被一一驗證，而這一個傳奇的理論在經(jīng)歷了一個世紀的風(fēng)雨后歷久彌新,。
關(guān)于中華網(wǎng) |
廣告服務(wù) |
聯(lián)系我們 |
招聘信息 |
版權(quán)聲明 |
豁免條款 |
友情鏈接 |
中華網(wǎng)動態(tài)
