這幾天“引力波”算是火了。這可以說是人類歷史上第一次“看見”真正的引力波，嚯，這家伙。關于引力波，很多人估計還不太熟悉，下面9號小編帶你來詳細了解一下引力波吧！
新引力波發(fā)現(xiàn)
北京時間１６日晚２２時，包括我國在內(nèi)的多國科學家宣布，人類第一次直接探測到來自雙中子星合并的引力波，并同時“看到”由這一壯觀宇宙事件發(fā)出的電磁信號。
據(jù)科學家介紹，２０１７年８月１７日，美國激光干涉引力波天文臺（ＬＩＧＯ）發(fā)現(xiàn)一個新的引力波信號ＧＷ１７０８１７。這個信號是一個由雙中子星合并產(chǎn)生的引力波。全球約７０個地面及空間望遠鏡從紅外、Ｘ光、紫外和射電波等多個波段開展后續(xù)觀測。這其中，也包括中國架設在昆侖站的南極巡天望遠鏡ＡＳＴ３－２。
僅僅在ＬＩＧＯ觀測到引力波信號后的１．７秒，美國費米太空望遠鏡探測到名為ＧＲＢ１７０８１７Ａ的伽馬射線暴?！百M米幾乎在同一時間觀測到伽馬射線暴，讓我們更加興奮，也更有緊迫感。”加州理工學院ＬＩＧＯ數(shù)據(jù)分析小組負責人艾倫·溫斯坦教授回憶說。
ＬＩＧＯ和費米在遇到強信號時，會自動向天文界發(fā)送警報。這是一場與時間的賽跑，世界范圍內(nèi)的望遠鏡后續(xù)觀測隨即啟動。大約１１個小時后，位于智利的斯沃普望遠鏡率先觀測到此次信號的光學對應物——位于一個叫ＮＧＣ４９９３星系的雙中子星系統(tǒng)。
基于ＡＳＴ３－２獨立收集到的數(shù)據(jù)，科研人員還計算出，此次兩顆致密中子星合并的過程共拋射出超過３０００倍地球質量的物質，這些物質攜帶有巨大能量，拋射速度達到０．３倍光速。
引力波也被稱為“時空的漣漪”。１９１６年，愛因斯坦基于廣義相對論預言，劇烈的天體活動會帶動周圍的時空一起波動，這就是引力波的由來。此后百年間，科學界一直在尋找引力波的存在。此前，人類已經(jīng)發(fā)現(xiàn)４例由雙黑洞合并產(chǎn)生的引力波。
什么是引力波？
廣義相對論告訴我們：在非球對稱的物質分布情況下，物質運動，或物質體系的質量分布發(fā)生變化時，會產(chǎn)生引力波。在宇宙中，有時就會出現(xiàn)如致密星體碰撞并合這樣極其劇烈的天體物理過程。過程中的大質量天體劇烈運動擾動著周圍的時空，扭曲時空的波動也在這個過程中以光速向外傳播出去。因此引力波的本質就是時空曲率的波動，也可以唯美地稱之為時空的“漣漪”。
下面這個動畫來自佛羅里達大學的S. Barke，顯示了兩個黑洞相互繞旋慢慢靠近最后并合的全過程。過程中黑洞周圍的時空被劇烈擾動，最后以引力波的形式傳播出去。
引力波的強度由無量綱量h表示。其物理意義是引力波引起的時空畸變與平直時空度規(guī)之比。h又被稱為應變，它的定義可以用下圖說明。
引力波豎直穿過由靜止粒子組成的圓所在平面時，圓形狀發(fā)生的變化。
由上圖可見，在引力波穿過圓所在平面的時候，該圓會因為時空彎曲而發(fā)生畸變。圓內(nèi)空間將隨引力波的頻率會在一個方向上被拉伸，在與其垂直的方向相應地被壓縮。為了便于解釋引力波的物理效應，圖中所顯示的應變h大約是0.5，這個數(shù)值遠遠大于引力波的實際強度。哪怕是很強的天體物理引力波源所釋放的引力波強度，到達地球時也只有10-21。這個強度的引力波在整個地球這么大的尺度上產(chǎn)生的空間畸變不超過10-14米，剛好比質子大10倍。
引力波的發(fā)現(xiàn)為何有這么大的波動
為什么中子星引力波引起天文界震動？專家們說，主要原因有三個。
首先，這是人類第一次探測到雙中子星合并。ＬＩＧＯ項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里·哈里告訴記者，此前觀測到的引力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成，本質上沒有物質，而中子星卻是一個切實星體，因此能深入了解核物質的行為。
哈里說，中子星引力波可以用來直接測量到源的距離，而相應的電磁信號給出了速度，由此可用來校準宇宙膨脹速度，即所謂哈勃常數(shù)，從而進一步回答宇宙從哪里來、又往哪里去等重大問題。
其次，這是人類第一次同時觀測到來自同一個天文事件的引力波和電磁波，使得確認宿主星系成為可能。這一事件展示了引力波與電磁波等不同研究團隊之間開展合作的重要性，也標志著“多信使天文學”跨入新時代。
“我想說的是，這是第一次我們既能‘看到’也能‘聽到’一個天文事件，這些不同的‘感官’體驗將能給我們很多信息。”哈里說，“引力波天文學才剛剛開始，隨著２１世紀向前發(fā)展，我們可以期待引力波觀測將為宇宙學、天文學、天體物理學、核物理學和引力學以及其他領域帶來更多見解。”
第三，地面紅外望遠鏡探測到了中子俘獲過程，從而第一次提供確鑿證據(jù)證實了中子星合并就是宇宙金、鉑等超鐵元素的主要起源地。
南非夸祖魯－納塔爾大學的引力波研究專家馬寅哲在發(fā)給記者的一份電子郵件中開玩笑說：“如果有人問帶著金戒指的女性朋友，她的金戒指從哪兒來？她應該說，這是從銀河系中的合并中子星那里產(chǎn)生的?！?/p>
發(fā)現(xiàn)引力波意味著什么？
“愛因斯坦當初認為引力波太過微弱而無法探測，并且他從未相信過黑洞的存在。不過，我想他并不介意自己在這些問題上弄錯了?！薄R克斯普朗克引力物理研究所（阿爾伯特愛因斯坦研究所）所長艾倫（Bruce Allen）
“通過這項發(fā)現(xiàn)，我們?nèi)祟愰_啟了一場波瀾壯闊的新旅程：一場對于探索宇宙那彎曲的一面（從彎曲時空而產(chǎn)生的事物和現(xiàn)象）的旅程。黑洞的碰撞和引力波的觀測正是這個旅程中第一個完美的范例?！薄鞫?Kip Thorne)
“引力波的直接探測實現(xiàn)了50年前就設定好了的偉大目標：直接探測難以捕捉的事物，更好地理解宇宙，以及，在愛因斯坦廣義相對論100周年之際完美地續(xù)寫愛因斯坦的傳奇?！?——加州理工學院，LIGO天文臺的執(zhí)行官萊茲（David H. Reitze）
“這項探測是一個是時代的開始：引力波天文學研究領域現(xiàn)在終于不再是紙上談兵?！薄狶SC發(fā)言人，路易斯安那州立大學物理與天文學教授岡薩雷斯(Gabriela González)
“在《星際穿越》和《三體》中，都不約而同地將引力波選為了未來科技發(fā)達的人類的通訊手段，這也許只能是美好的幻想，但對于天文研究而言，引力波的確開啟了一扇新的窗口。吹進來的第一縷清風，就帶來了一個重大的信息：極重的恒星級雙黑洞系統(tǒng)存在并可以在足夠短的時間（10億年）內(nèi)并合。這是讓我們始料未及的。誰能知道在將來的更多的探測中，LIGO和一眾引力波探測器能帶給我們什么樣的驚喜呢？” ——馬克斯普朗克引力物理研究所、清華大學博士后，胡一鳴
“不少親朋好友問過我，你在研究些什么。我都這么回答：我們在找另一種光，一旦找到，意味著人類從此有了第六感，就像有了超能力，用一雙天眼飽覽神秘宇宙中無盡的奧妙?，F(xiàn)在，我們，找到了！” ——馬克斯普朗克引力物理研究所博士生
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