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LIGO引力波探測器剛剛升級 將于4月1日再次開始尋找引力波

時間:2019-03-21 10:49:37 來源:科技巴巴 評論:0 點擊:0
2016年2月,激光干涉儀引力波觀測臺(LIGO)的科學家宣布首次探測引力波(GWs),創造了歷史。宇宙結構中的這些漣漪是由黑洞合并或白矮星碰撞引起的,大約在一個世紀前由愛因斯坦的廣義相對論首次預測。

大約一年前,LIGO進行了一系列硬件升級。隨著這些升級現的完成,LIGO 最近宣布該天文臺將于4月1日重新上線。在那時,它的科學家們預計其靈敏度的提高將允許“幾乎每天”發生檢測。

到目前為止,在大約三年半的時間里共檢測到11個引力波事件。其中10個是黑洞合并的結果,而剩下的信號是由一對中子星碰撞引起的(一個千諾瓦事件)。通過研究這些事件和其他類似事件,科學家們已經有效地開啟了一個新的天文學時代。

隨著LIGO升級現已完成,科學家希望將來每年檢測到的事件數量增加一倍。路易斯安那州立大學物理學和天文學教授GabrielaGonzález說,他花了數年時間尋找GWs:

“伽利略發明了望遠鏡,或者是400年前第一次使用望遠鏡進行天文學研究。今天我們仍在建造更好的望遠鏡。我認為這十年是引力波天文學的開始。所以這將繼續取得進展,更好的探測器,不同的探測器,更多的探測器。“

位于華盛頓州漢弗羅德和路易斯安那州利文斯頓的兩臺LIGO探測器由兩根混凝土管組成,這兩根混凝土管連接在底座上(形成一個巨大的L形)并相互垂直延伸約3.2公里(2英里)。在管道內部,兩個強大的激光束從一系列鏡子反彈,用于測量每個臂的長度,具有極高的精度。

當引力波穿過探測器時,它們會扭曲空間并導致長度隨著最小的距離而變化(即在亞原子水平)。據約瑟夫Giaime的LIGO觀測站利文斯頓,路易斯安那州的負責人,最近的升級還包括光學系統,這將提高激光功率,并在他們的測量結果減少“噪音”。

在今年余下的時間里,第三個探測器(意大利的Virgo干涉儀)也將進行觀測,這也將有助于對引力波的研究。在2016年11月至2017年8月的LIGO 最后一次觀察期間,處女座只能運作,能夠為其最終提供支持。

此外,日本的KAGRA天文臺預計將在不久的將來上線,從而實現更強大的檢測網絡。最后,在世界各地擁有多個遠程隔開的觀測站不僅可以進行更大程度的確認,而且還有助于縮小GW源的可能位置。

對于下一次觀測,GW天文學家還將受益于公共警報系統 - 這已經成為現代天文學的常規特征。基本上,當LIGO檢測到GW事件時,團隊將發出警報,以便世界各地的天文臺可以將他們的望遠鏡指向源 - 以防事件產生可觀察的現象。

對于2017年發生的窯事件(也稱為GW170817)來說,情況確實如此。在產生GWs的兩顆中子星相撞后,明亮的余輝隨著時間的推移逐漸變得更加明亮。碰撞還導致釋放超高速射流材料并形成黑洞。

世界各地目前和計劃中的引力波(GW)觀測站。圖片來源:LIGO-Caltech

根據麻省理工學院的引力波研究員Nergis Mavalvala所說,迄今為止,與GW事件有關的可觀察現象一直是罕見的。此外,總會有機會發現一些完全意想不到的東西,讓科學家感到困惑和震驚:

“我們只看到了那些可能存在的黑洞。有很多很多問題我們仍然不知道如何回答......這就是發現的方式。你打開一個新儀器,你指出它在天空,你會看到一些你不知道存在的東西。“

引力波研究僅僅是近來天文學發生的幾次革命之一。與其他研究領域(如系外行星研究和早期宇宙的觀測)非常相似,它將在未來幾年中引入改進的儀器和方法。

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