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引力波II(第4页)

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这是因为激光强度的微小变化、微弱地震和其它干扰都可能看起来像引力波信号,如果是此类干扰信号,其记录将只出现在一台干涉仪中,而真正的引力波信号则会被两台干涉仪同时记录。

此外,对引力波的检测需要极其高的技术条件:比如隔离真空、隔离振动等。

隔离振动包括外部环境致使的振动和内部设备引起的振动。

所以,科学家可以对二个地点所记录的数据进行比较得知哪个信号是噪声。

直接探测

2016年2月11日,LIGO宣布,于2015年9月14日首次探测到引力波,证实了爱因斯坦100年前所做的预测,直接探测到引力波的存在,弥补了爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”

。

科学家花费数个月时间验证数据并通过审查程序,才宣布这个讯息,标志着全球各地研究团队数十年努力的最高潮。

14能量性质

引力波是横波,在远源处为平面波;有两个独立的偏振态;携带能量等。

引力波携带能量,应可被探测到。

引力波被发现

但引力波的强度很弱,而且,物质对引力波的吸收效率极低,直接探测引力波极为困难。

曾有人宣称在实验室里探测到了引力波,但未得到公认。

天文学家通过观测双星轨道参数的变化来间接验证引力波的存在。

例如,双星体系公转、中子星自转、超新星爆发,及理论预言的黑洞的形成、碰撞和捕获物质等过程,都能辐射较强的引力波。

我们所预期在地球上可观测到的最强引力波会来自很远且古老的事件,在这事件中大量的能量发生剧烈移动(例子包括两颗中子星的对撞,或两个极重的黑洞对撞)。

这样的波动会造成地球上各处相对距离的变动,但这些变动的数量级应该顶多只有10^-21。

以LIGO引力波侦测器的双臂而言,这样的变化小于一颗质子直径的千分之一。

15观测意义

引力波的观测意义不仅在于对广义相对论的直接验证,更在于它能够提供一个观测宇宙的新途径,就像观测天文学从可见光天文学扩展到全波段天文学那样极大扩展人类的视野。

英国天文物理学大师霍金表示,他相信这是科学史上重要的一刻。

“引力波提供看待宇宙的崭新方式,发现它们的能力,有可能使天文学起革命性的变化。

这项发现是首度发现黑洞的二元系统,是首度观察到黑洞融合。

传统的观测天文学完全依靠对电磁辐射的探测,而引力波天文学的出现则标志着观测手段已经开始超越电磁相互作用的范畴,引力波观测将揭示关于恒星、星系以及宇宙更多前所未知的信息。

因为引力波直接联系着波源整体的宏观运动,而非如电磁波那样来自单个原子或电子的运动的叠加,因此引力辐射所揭示的信息与电磁辐射观测到的完全不同。

例如对一个双星系统观测到的引力波的偏振揭示了其双星轨道的倾斜度,这类关于波源运动的宏观信息通常无法从电磁辐射观测中取得。

如果比较波长与波源尺寸的关系,宇宙间的引力波并不像电磁波那样波长比波源尺寸小很多,这使得引力波天文学通常不能像电磁波天文学那样对波源进行拍照成相,而是类似声波直接从波形分析波源的性质。

大多数引力波源很难或根本无法通过电磁辐射直接观测到(例如黑洞),这个事实反过来也成立;考虑到一般认为宇宙间不发射任何电磁波的暗物质所占比例要远大于发射电磁波的已知物质,暗物质与外界的唯一相互作用即是引力相互作用,引力波天文学对这些暗物质的观测具有重要意义。

引力波与物质的相互作用非常弱,在传播途径中基本不会像电磁波那样容易发生衰减或散射,这意味着它们可以揭示一些宇宙角落深处的信息,例如宇宙诞生时形成的引力辐射至今仍然在宇宙间几乎无衰减地传播,这为直接观测大爆炸提供了仅有的可能。

本卷为科普卷,无抄袭之说

部分资料参考搜狗百科

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