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归档日期:07-11       文本归类:长蛇座      文章编辑:爱尚语录

  迄今为止,已知的引力波源区域正在天空的漫衍图。有了Virgo的助助,定位引力波泉源的精准度更高。图片来自LIGO官网?

  编者按 引力波,是由黑洞、中子星等碰撞形成的一种时空荡漾,好像石头丢进水里形成的波纹。百年前,爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存正在,但直到2015年人类才初度探测到引力波。通过引力波,人们有大概相识宇宙早期的样貌。此次,人类第5次探测到引力波,并初度观测到引力波电磁对应体,这将开启引力波天文学的新期间。

  传言终获证据。北京功夫10月16日22时,激光干预引力波天文台(LIGO)和童贞座(Virgo)引力波探测器协作构制共同召开采布会,告示再次探测到时空的荡漾。

  这是人类第5次探测到引力波。然而,科学界的兴奋之情乃至不亚于第一次探测到引力波的时刻。由于与之前4个信号区别,此次探测到的引力波信号GW170817来自1.3亿光年外两颗并合的中子星,并且是环球众地科学家第一次同时观测到引力波与其电磁对应体。

  “这是咱们迄今观测到强度最强的引力波信号,比第一次观测到的双黑洞引力波信号要强得众。”LIGO科学协作构制爆起源剖析组联席主席、英邦格拉斯哥大学教员、北京师范大学特聘外邦专家Ik Siong Heng呈现,它与之前的双黑洞绕转形成的引力波信号极度似乎,但不断功夫更长。“探测器中GW170817信号不断功夫突出1分钟,之前的双黑洞并合引力波信号只要1秒安排。”?

  8月17日,LIGO与Virgo的三台探测器先后汲取到引力波信号GW170817。正在探测到引力波信号GW170817后的1.7秒,美邦邦度航空航天局(NASA)的费米卫星探测到了一个伽马射线个小时内,位于智利的Swope千里镜通知正在长蛇座星系NGC4993中观测到明亮的光学源。正在接下来的几周里,众数千里镜将眼神瞄准这片天区,记实下这一事变产生之前100秒至之后几周的信号。

  依照这些记实,科学家收复出故事产生的流程:正在间隔地球1.3亿光年的长蛇座星系NGC4993中,两颗中子星相互绕转。正在并合前约100秒时,它们相距400公里,每秒钟相互绕转12圈,并向外辐射引力波。它们越转越近,直至最终碰撞正在一块,酿成新的天体,并发出电磁辐射。

  中子星是恒星演化末期酿成的一类致密天体。固然它的半径只要十几公里,质料却与太阳相当。中子星事实有众硬?其内部物质以何种状况存正在?这些不断是科学家感意思的题目。

  依照观测到的引力波信号,科学家估算出两颗中子星的质料、半径,并对其密度给出了落伍的揣摸,助助清除了那些对待中子星密度揣摸过低的外面模子。“引力波信号GW170817的演变,特别是切近并合阶段的信号演变,受到中子星自己性子的影响。假使中子星更致密一点,或者更稀松一点,引力波的信号都市区别。”Ik Siong Heng说。

  “这个结果来得太速,本认为要正在2020年安排才智观测到第一例双中子星并合。”中科院紫金山天文台钻研员吴雪峰正在回收科技日报记者采访时难掩兴奋。

  与双黑洞并合区别,双中子星并合流程不但向外辐射出引力波,还会正在众个波段发出电磁辐射,从而被千里镜观测到。那些正在发出引力波同时,又被千里镜观测到的天体被称为引力波的电磁对应体。

  天文学家为何对引力波的电磁对应体这样感意思?“引力波都是一次性的,无法反复观测。其电磁对应体则不是如许。”北京师范大学天文学系副教员高鹤证明说,“别的引力波信号自己存正在必定缺陷,比方信号相等衰弱,信号源的定位差错极度大,仅仅使用引力波探测无法确认信号来自哪里。” 高鹤说,只要告竣了引力波与电磁波的共同探测,才智够证认引力波源的天体物理出处,并对其天体物理性子发展进一步的钻研。

  正在8月17日探测到的并合中,科学家尚不明了,最终是酿成了更大质料的中子星,仍是黑洞。但已知的是,新天体约为2.74倍太阳质料,而正在这个流程中亏损的质料,紧要转化成引力波和电磁波,辐射向宇宙各个宗旨。

  科学家对此次观测兴奋不已,还由于观测将双中子星并合与短伽马射线暴直接相闭正在一块,并初度观测到巨新星情景,让科学家或许深切相识双中子星并合的物理流程。

  所谓伽马射线暴,是天空中某一个宗旨伽马射线辐射蓦然增亮的情景。依照伽马射线秒,可分为长暴与短暴。科学家以为,短伽马射线暴源自双中子星并合或中子星与黑洞并合,但不断没有找到直接观测证据。

  巨新星则是1998年北京大学教员李立新(当时为普林斯顿大学博士生)与普林斯顿大学已故教员Bodhan Paczynski协作提出的构念。“双中子星并当令向外扔射的物质会通过速中子流程酿成金、银等重元素,并酿成光学和近红外辐射。”李立新说,这些辐射情景比超新星的亮度暗100倍,被称为巨新星或千新星。

  正在此次观测中,科学家逮捕了引力波信号、短伽马射线暴信号以及光学信号。后续剖析外明这些信号相互干联,均来自双中子星并合。我邦正在南极大陆装置的南极巡天千里镜AST3也逮捕了并合的光学信号。

  “有众名学者对巨新星外面实行过完备,此次的观测结果极度吻合完备后的外面构念。”李立新说。

  “8月份,南极的冬天方才过去,对象天体的地平高度较低,每天有2个小时安排的观测功夫。8月18日起,咱们实行了10天的观测,获取了对象天体的91幅图像,并最终取得对象天体的光变弧线,与巨新星外面预测高度吻合。”吴雪峰呈现。2013年此后,科学家一经浮现众个巨新星候选体,此次是初度直接观测到巨新星。

  “外面上扫数双中子星并合都市酿成巨新星。但广泛它们比拟暗弱,是以能不行看到取决于它们与咱们的间隔。”李立新说,庆幸的是,这两颗中子星离咱们并不遥远。

  引力波与电磁波带领着天体区别类型的讯息。引力波及其电磁对应体的浮现,有助于科学家连合区别讯息钻研天体的性子,并检修宇宙的基础秩序。

  比如哈勃常数,它是量度宇宙膨胀速率的首要参数。目前,可通过衡量Ia型超新星、重子声波震撼、宇宙微波后台等众种办法取得其数值。然而,跟着探测精度的进步,衡量值的分裂越来越昭彰。比如通过衡量邻近Ia型超新星取得的哈勃常数数值,昭彰大于普朗克太空卫星通过宇宙微波后台观测取得的哈勃常数数值。引力波及其电磁对应体的浮现,将供应衡量哈勃常数的独立渠道。“能够通过引力波波形得出波源的间隔,由电磁波对应体供应红移讯息,依照间隔红移相干衡量哈勃常数。”北京师范大学天文系教员朱宗宏说。

  正在最新的观测中,LIGO科学协作构制实行了这个测验,得出的哈勃常数数值为70公里/(秒·百万秒差异)。“因为衡量流程须要用到引力波的波形讯息,目前这一衡量并不切确。”朱宗宏说,“来日连合引力透镜本事,希望将哈勃常数的差错节制正在1%之内,这个精度远高于光学波段的衡量精度。”!

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