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引力波再引关注:最新发布会究竟会说些什么?

科普小知识2022-02-05 22:46:16
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引力波再引关注:最新发布会究竟会说些什么?

近日,一条新闻再次成为头条新闻:北京时间周一晚上22: 00,美国国家自然科学基金会(NSF)将邀请世界两大引力波研究团队:“激光干涉仪引力波天文台”(LIGO)和处女座研究团队的科学家,以及来自全球约70个天文研究机构的科学家参加此次活动。引力波研究的最新进展将在那时宣布。

在过去的两年里,引力波已经多次成为头条新闻,并突然成为我们日常生活的一部分,因为它是一个很少被关注的深奥词汇。去年2月,首次观测引力波的消息闪过脑海,今年它获得了诺贝尔物理学奖。那么,研究引力波的科学家在周一晚上有什么新发现要与世界分享呢?

简而言之,引力波是空间和时间的涟漪。它们是由宇宙中一些最剧烈的事件产生的,比如大质量致密天体的碰撞或合并。这是爱因斯坦在1916年首次预言的。那时,爱因斯坦证明了加速的质量物体会扭曲空间和时间,并从那个源头在空间和时间上产生涟漪。你可以把它想象成当石头被扔进平静的池塘时形成的一圈圈水线。这种“涟漪”将以光速穿越宇宙,携带着关于产生它们的灾难性事件和重力性质的宝贵信息。

在过去的几十年里,天文学家已经发现了大量的证据来证明引力波的存在,主要是通过对引力波对银河系中近距离轨道物体运动影响的相关研究。这些间接研究的结果与爱因斯坦100年前的预测非常一致。例如,考虑到引力波带走的能量,这种天体轨道的衰变过程完全符合爱因斯坦理论的计算结果。然而,虽然直接探测地球引力波的信号长期以来一直被科学界广泛期待,但一直未能实现突破。科学家如此期待这一突破的原因是,它将为爱因斯坦的广义相对论提供一个新的、更直接的检验,并为人类研究宇宙打开一扇全新的大门。

据说在过去的十年里,科学家们在双黑洞甚至黑洞合并模型的研究方面取得了重要进展。这些计算机模型使科学家能够建立精确的引力波波形,即黑洞相互靠近并最终融合时释放的引力波的波形特征。因此,对双黑洞合并过程的直接观察将为准确检验爱因斯坦的广义相对论提供一个理想的宇宙实验室。引力波探测的成功将使天文学家在研究包括黑洞和宇宙中其他致密天体合并在内的灾难性事件时获得一个额外的强大工具。它还将在宇宙的诞生、暗物质和暗能量的研究等方面发挥重要作用。它将打开一扇观察宇宙的新窗口。

2015年9月14日,总部位于美国、由来自世界各地的数千名科学家组成的LIGO研究小组首次直接探测到引力波信号,并于2016年2月公布了相关结果。人类最先探测到的引力波信号来源于周围的时空扰动,这种扰动是由宇宙深处的两个黑洞围绕彼此旋转并最终合并时释放的巨大能量造成的。

这是一个突破:结果证实了爱因斯坦对广义相对论的预测,开启了物理学和天文观测的新时代。从那以后,研究人员相继证实了三次引力波事件。最新的信号是LIGO和处女座联合探测到的第一次引力波事件。

今年10月初,LIGO小组的科学家因对引力波研究的贡献而获得2017年诺贝尔物理学奖。他们的工作开创了物理学和天文学研究的新时代。这不仅是因为他们的研究证实了爱因斯坦的广义相对论,还因为他们的研究为研究宇宙膨胀、暗物质和暗能量提供了新的工具和手段。

目前,关于下周一的新闻发布会,有很多消息在圈内流传,外界也有很多更为一致的猜测。人们普遍认为,即将宣布的消息可能与新类型引力波信号的发现有关,如中子星合并产生的引力波信号,以及引力波首次锁定光学天体。

之前探测到的四个引力波事件也不例外,有两个特点。首先,它们是两个黑洞合并产生的引力波信号。第二,由于黑洞合并本身的性质和观测方法的限制,产生这些引力波信号的相应天体或位置无法准确找到。也许,科学家会在下周一的新闻发布会上给我们带来惊喜。让我们期待吧!