全球各大天文台集体卖关子 今晚将有什么大事发生?

这两天,国内外天文圈不约而同地卖起关子——纷纷声称要有大事宣布,却又个个神秘兮兮、守口如瓶。

    

在国外,美国国家科学基金会将在北京时间16日22时举行发布会,介绍美国激光干涉引力波天文台(LIGO)和欧洲处女座(Virgo)引力波探测器及其全球合作伙伴的新发现。同日,欧洲南方天文台将宣布“一个先前从未观测到的天文现象的开创性发现”。

    

在国内,清华大学LIGO科学合作组织工作组将在北京时间10月17日发布最新引力波探测和研究成果。据悉,国内其他相关研究机构也将有所动作。

    

如此步调一致,看来真的要搞大新闻!虽然目前无法得知到底是何重大发现,但梳理天文圈近期动态,却可推测一二。

    

从几家科研机构透露的信息来看,这次发现应与引力波相关。

    

既然如此,不妨梳理一下这两年关于引力波的大事件:从2015年9月到今年1月,LIGO曾先后3次单独探测到引力波。今年8月,LIGO和Virgo共同探测到引力波。这4次引力波信号均来自双黑洞并合。刚刚过去的10月3日,3名科学家凭借为LIGO探测器建设和发现引力波所作贡献一举夺得2017年诺贝尔物理学奖。

    

再细细回顾,引人注目的大事件之间,还有一段“小插曲”。

    

8月18日,美国德克萨斯大学奥斯汀分校天文学家克雷格·维勒在推特发文称:“LIGO惊人新发现,伴有光学对应体。超乎想象!”1小时后,华盛顿大学天文学家皮特·尤西姆在推特透露更多细节:LIGO观测到星系NGC4993内的引力波信号,由两个中子星并合产生,距离地球1.3亿光年。

    

两个天文学家的爆料让天文圈骚动起来。因为如果真如他们所言,意味着LIGO发现了新的引力波!

    

“这样的探测将标志着天文学步入新时代。”《自然》官网8月发表分析文章称,与此前发现的引力波信号相比,双中子星并合产生的引力波具有不同的特征:双黑洞并合产生的引力波非常短暂,一般持续1秒甚至更短;但双中子星并合产生的引力波可以持续1分钟之久。

   

 “更长的引力波信号时长允许科学家对爱因斯坦的广义相对论进行更为精确的检验。”《自然》官网称。

    

除此之外,双中子星并合产生的引力波,不仅可以作为宇宙的涟漪被LIGO这样的探测设备“听”到,同时该并合事件还可以被传统天文望远镜“看”到。

    

“因为黑洞是能量结构,碰撞后不会产生电磁信号,而中子星作为物质结构,碰撞后可以同时带来电磁信号爆发。”中科院国家天文台研究员张承民接受科技日报记者采访时说。

    

这就是为什么,两位科学家爆料后,世界各地的天文望远镜纷纷向星系NGC4993的方向望去,其中包括美国国家航空航天局(NASA)的哈勃太空望远镜、欧洲南方天文台的甚大望远镜以及阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波阵列等。《自然》官网报道称,今年8月,NASA的费米伽马射线太空望远镜就从与星系NGC4993相同的方向观测到伽马射线暴事件。

   

以上线索,与目前国内外多家机构同时紧锣密鼓准备发布会的状态也十分契合。但到底是不是发现了双中子星并合产生的引力波信号,我们拭目以待!


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“引力波”摘得诺贝尔物理学奖


左起:美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、加州理工学院教授巴里·巴里什(Barry Clark Barish)和基普·索恩(Kip Stephen Thorne)。  视觉中国 图


北京时间10月3日17时45分许,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布将2017年度诺贝尔物理学奖授予美国麻省理工学院教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)、加州理工学院教授基普·索恩(Kip Stephen Thorne)和巴里·巴里什(Barry Clark Barish),以表彰他们在LIGO探测器和引力波观测方面的决定性贡献。其中,韦斯获得一半奖金(450万瑞典克朗),巴里什和索恩分享另外一半。


2016年2月11日,美国加州理工学院、麻省理工学院以及“激光干涉引力波天文台(LIGO)”的研究人员宣布,他们在2015年9月14日探测到来自于两个黑洞合并的引力波信号。这是人类历史上第一次探测到引力波,证实了百年前爱因斯坦的预测。



雷纳·韦斯发明的激光干涉引力波探测器是LIGO装置的基础。他首次分析了探测器的主要噪声来源,并领导了LIGO仪器科学的研究,最终使LIGO达到了足够的灵敏度。


基普·索恩奠定了引力波探测的理论基础,他开创了引力波波形计算以及数据分析的研究方向,并对LIGO仪器科学做出了重要贡献,特别是提出了量子计量学理论的一系列基本概念。


巴里·巴里什领导了LIGO建设及初期运行,建立了LIGO国际科学合作,他把LIGO从几个研究小组从事的小科学成功地转化成了涉及众多成员并且依赖大规模设备的大科学,最终使引力波探测成为可能。


今年3月9日,LIGO另一位创始人、苏格兰实验物理学家罗纳德·德雷弗(Ronald Drever)因痴呆症恶化逝世。


在公布首次探测结果后,LIGO就成为了众望所归的诺奖最大热门。然而,2016年诺贝尔奖提名的截止时间是1月31日。外界普遍猜测,诺奖可能推迟到今年才会花落LIGO。


去年11月8日,巴里什在接受专访时曾说道:“我觉得我们LIGO的成果从科学价值来讲绝对配拿诺奖,我当然没有什么资格对诺奖评委会说三道四。但从操作层面来说,提名确实到1月31号就截止了。” 


LIGO还曾被授予了卡弗里天文物理学奖、格鲁伯宇宙学奖、科学突破奖特别大奖和复旦-中植科学奖等。


引力波是爱因斯坦广义相对论中的重要推论。时间和空间会在质量面前弯曲,时空在伸展和压缩的过程中,会产生振动传播开来,这些振动就是引力波。我们在地球上随时随地都可能遭遇来自宇宙中各种源头的引力波:两个黑洞合并、中子星自转、超新星核塌缩等。然而,即使是像黑洞这样巨大质量的系统相互碰撞、合并,产生的引力波信号传递到地球上也是很微弱的。就连爱因斯坦本人也想象不到,能通过怎样的方法探测到引力波。


LIGO激光干涉引力波探测仪的基本思路是这样的:两条长度相同的探测臂呈L型放置,在L中间的拐点处放置激光源,沿两条管子各发射一束激光,而在两臂的末端放置一面镜子来反射激光。在真空中,两条同时发射的光束应该同时返回中间拐点相逢,在干涉作用下,光束不会抵达光电探测器。但如果有引力波穿过探测仪,两条真空管中的空间会出现微小的拉伸与压缩,两条光束就会出现光程差,从而外泄到光电探测器上。


截至目前,LIGO已成功探测到4次引力波事件。


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编辑:不敢有女粉丝的泽镔  责任编辑:高宇

来源:新华网、科技日报

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