10月,诺贝尔奖接连公布。

引力波来了,我要回我的星球了-北斗科技文化网

今年,物理学奖给了美国三位科学家Rainer Weiss、Kip Thorne、Barry Barish,以表彰他们在LIGO检测器和引力波观测的决定性贡献

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北京时间10月16日晚上22时,全球数十家天文机构宣布共同探测到由双中子星并合产生的引力波及其伴随的电磁信号

 

时空涟漪
在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。1916年,爱因斯坦基于广义相对论预言了引力波的存在。
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另外,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来了,我要回我的星球了-北斗科技文化网
中国“慧眼”
从2015年9月美国激光干涉引力波观测台(LIGO)首次探测到引力波信号开始,人类已经观测到四次来自于双黑洞合并的引力波信号。2017年8月17日,一个新的引力波信号GW170817被发现。与前四次不同,GW170817是一个由来自1.3亿光年外的双中子星合并产生的引力波,而且是全球多地科学家第一次同时观测到引力波与其电磁对应体。
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本次LIGO探测到的引力波信号持续百秒左右;引力波信号结束后大约2秒,美国费米卫星搭载的伽马暴监测器以及欧洲INTEGRAL望远镜搭载的SPI-ACS探测器均探测到一个暗弱的短伽马暴(编号GRB170817A);其后,光学望远镜发现光学对应体还探测到该引力波源发出的X射线以及射电波段的电磁辐射。

因为该引力波事件具有极为重要的意义,天文学家使用了大量的地面和空间望远镜进行观测,形成了一场天文学历史上极为罕见的全球规模的联合观测。然而,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,慧眼望远镜便是其中之一。

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在这些望远镜中,慧眼在0.2-5 MeV能区的探测接收面积最大、时间分辨率最好,因此对引力波闪(即编号为GRB170817A的伽马射线暴)的百万电子伏特(MeV)能区的伽马射线辐射的探测能力最强。虽然此前人们普遍预计像本次事件这样近距离(40 Mpc,约1.3亿光年)的双中子星并合产生的引力波闪将极为明亮,但本次引力波事件产生的引力波闪出乎意料的暗弱,特别是在MeV能区的辐射十分微弱,导致没有望远镜(包括慧眼在内)在这个能区探测到引力波闪。慧眼望远镜凭借强大的探测性能,对该引力波闪在MeV能区的辐射性质给出了严格的上限。

慧眼望远镜由国家国防科技工业局和中国科学院联合资助建造,于2017年6月15日从酒泉卫星发射中心发射升空,开始为期5个月的试运行。参与本次引力波事件观测时,慧眼望远镜刚刚试运行2个月。试运行结束后慧眼望远镜将开始正式的科学观测,同时继续监测研究引力波闪。

在LIGO合作组2016年宣布探测到引力波之后,发现引力波事件的电磁对应体便成为最重要的天体物理问题之一。在慧眼望远镜的技术基础之上,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”。“闪电”采用针对性优化设计,不仅能够同时监测全天随机爆发的引力波闪,而且具有更低的探测阈值、更高的监测灵敏度以及更好的定位能力,对引力波闪的综合探测性能远超现有望远镜。

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百年前,爱因斯坦预言了引力波的存在;一个世纪之后,我们处在了天文学的新时代:从今往后,人类面对宇宙既能“看”到,又能“听”到了。

这样看来,三位获得诺贝尔奖真是实至名归,他们作出的贡献为研究黑洞、银河系提供了新的视角。也许有一天,我们真的收到了来自外星人的信号,那时,你会回复吗?