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  • 1 # 科技領航人

    2017年10月16日,科學家宣佈了由兩個碰撞的中子星發射出的引力波的觀察結果,這場發生在1.3億年前九頭蛇星座的恆星撞擊,標誌著天文學家首次將引力波與可見光源相匹配,展示了這一天文學新紀元。

    這是加州理工學院(Caltech)和麻省理工學院(MIT)的合作實驗室的鐳射干涉引力波觀測站(簡稱LIGO)的最新發現。

    什麼是引力波?

    簡單地說,引力波是宇宙中最劇烈的事件所產生的時空結構中的漣漪,這些事件包括恆星爆炸,超稠中子星之間碰撞或合併黑洞。引力波一直在地球上肆虐,但我們的儀器直到最近才足夠靈敏地探測到它們。

    誰最先提出了引力波的概念?

    1916年,阿爾伯特·愛因斯坦提出引力波可能是他廣義相對論的自然結果,廣義相對論認為,超大的天體扭曲了時間和空間的結構,我們把這種效應稱為引力。因此,超大的天體相互盤旋,會使時空產生褶皺,並將這些扭曲傳送到整個宇宙,就像以光速在池塘上傳播的漣漪一樣。本質上,引力波正在傳播時空形狀的擾動。

    儘管許多其他科學家接受了愛因斯坦的預言,但愛因斯坦本人並不完全相信他是對的;在接下來的幾十年裡,他不斷地在引力波問題上搖擺不定,偶爾發表論文反駁他的原始想法。

    為什麼這些波這麼難探測?

    當引力波從產生它們的遙遠事件到達我們身邊時,它們扭曲時空的程度微乎其微。這種畸變比質子的寬度小很多倍,質子是原子核中的一個粒子。對於大多數儀器來說,測量如此微小的長度變化幾乎是不可能的。

    天文學傢什麼時候直接探測到引力波的?

    上世紀70年代,科學家觀察到一對相互環繞的脈衝星,首次間接探測到引力波。研究小組利用位於波多黎各阿雷西博的巨型射電望遠鏡,測量了兩顆脈衝星的軌道,並確定兩顆脈衝星正在靠近。

    要做到這一點,這個系統必須一直以引力波的形式輻射能量,喬·泰勒和羅素·胡爾塞因這一發現贏得了1993年諾貝爾物理學獎。

    但直到2015年,鐳射干涉引力波觀測站(LIGO)團隊才使用一對超靈敏探測器直接探測到引力波。這一發現結束了一個世紀的猜測,證實了愛因斯坦最初的預言。

    那麼LIGO是如何工作的呢?

    鐳射干涉引力波觀測站(LIGO)設施由華盛頓州和路易斯安那州的兩個相同的L形探測器組成,每個探測器都使用鐳射和鏡子來測量透過引力輻射所造成的時空微小變化。本質的東西是在每一個位置記錄兩個2.5英里長的垂直手臂兩端的反光鏡之間的距離變化。

    鐳射在兩個鏡子之間來回反射,跟蹤它們之間的距離,精確到幾乎不可能的程度。最重要的是,探測器對路過的卡車、雷擊、海浪和地震等敏感。為了使訊號真實,它應該出現在兩個檢測器中。

    現在,歐洲引力天文臺的處女座探測器,在設計上類似於鐳射干涉引力波觀測站(LIGO),正在執行。有了三個在地面工作的觀測站,科學家們可以更精確地識別出天空中引力波源所在的區域。不久,類似的實驗預計將在日本和印度上線。

    我們為什麼要關心這些事情?

    自從鐳射干涉引力波觀測站(LIGO)第一次發現引力波以來,我們對宇宙有了意想不到的瞭解。這是因為引力波是一種新的“觀察”太空中發生的事情的方式:我們現在可以探測到一些原本幾乎沒有可見光的事件,比如黑洞碰撞。透過這一最新的發現,天文學家們能夠將引力波與更傳統的宇宙觀測方式結合起來,幫助解開關於被稱為中子星的緻密、死亡天體的謎團。

    中子星到底是什麼?

    顧名思義,中子星幾乎全部由中子或不帶電的亞原子粒子組成。當一顆比太陽大得多、比太陽亮得多的恆星耗盡熱核燃料,並爆炸成一顆超新星時,它們就形成了。

    儘管恆星外層被射入太空,但其核心向內塌陷,形成一個與舊金山灣區差不多大小但至少與太陽質量相當的球體。這些快速旋轉的恆星是黑洞之外最緻密的天體,一塊方糖那樣的中子星物質將重達十億噸。

    它變得更加怪異。中子星不再融合核心中的元素,所以它們不像太陽那樣發光。但這並不意味著中子星很平靜。中子星的磁場比地球的磁場強1萬億倍以上,其引力場可以強1000億倍左右。

    我們剛剛從這些奇怪的星星身上了解到了什麼?

    以前,我們認為宇宙中大部分的黃金都是由超新星製造的——巨型恆星的爆炸性死亡。不過,現在科學家們發現,中子星的合併以一種稱為千新星的爆炸而告終,這種爆炸噴出了一團原子核,併產生了價值1.6萬地球的重金屬。這一發現表明,大多數這些金屬實際上是由中子星粉碎形成的。

  • 2 # 小星250955187

    引力波我認為是時空激起的漣漪,例如兩個大質量黑洞的合併,合併前後的質量發生了變化,而引力是質量透過扭曲時空產生,時空就產生曲率,黑洞合併後質量變小時空曲率變小,這種時空曲率的變化產生了引力波,這如同向平靜的水面扔下一塊石頭一樣,在宇宙大爆炸時期物質大星增加,會對時空產生波動,從而產生引力波,這些引力波叫原初引力波,這些引力波如同幾千萬光年外光一樣,這些原初引力波從產生開始一直在宇宙空間中游蕩,等侍著人類去發現,所以研究引力波對研究宇宙的產生意義重要,以上是本人對引力波的理解,當然你如何想了解引力波比較正確的解釋可以去觀看"川山洞主"的一些相關影片。

  • 3 # 燕鳴寒宵

    第一,引力波是什麼。

    引力波是愛因斯坦在廣義相對論中提出來的。根據廣義相對論,引力存在是因為空間彎曲。打個比方,空間就像一個彈簧床,在彈簧床上放一個大鐵球,彈簧床就凹陷下去了。如果這個大鐵球是太陽,那麼它周圍的彈簧床就被它壓彎了,它周圍的小鐵球,比如地球,就傾向於滑向太陽。這就是空間彎曲。

    引力的傳播需要時間,或者說,引力傳播速度是有限的,這個傳播速度就是光速。光從太陽照到地球需要八分鐘,太陽引力傳到地球也需要八分鐘。假如,太陽突然消失,地球上的我們要到八分鐘後才看到太陽消失;也要等到八分鐘後才能發現地球不公轉了、開始走直線了。

    我們再想那個彈簧床,如果把大鐵球拿走,凹陷會迅速回彈,產生一個波動,就像扔一塊石頭到水面上產生的水波。而太陽消失的時候,在空間中產生的引力波動,就是引力波。

    第二,引力波為什麼重要。

    首先,引力波的存在,再次證明了廣義相對論。

    然後,能探測引力波,人類就多了一種探索宇宙的手段。雖然距離越遠,引力波越弱,但它幾乎不衰減。所以,引力波為人類打開了一隻新的眼睛。也許,在不久的將來,除了光學望遠鏡、射電望遠鏡之外,引力波探測器將成為人類探索宇宙新的利器,為我們發現宇宙更多的奧秘。

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