地球人请注意：引力波再度来袭！

寒冬开梅

地球人请注意：引力波再度来袭！未来论坛2016-06-17 14:40:19

　　

　　爱因斯坦在一个世纪前预言过时空结构的弯曲，现在再次得到了证实。

　　距离地球约14亿光年外，双黑洞盘旋、并合，创造出时空中的涟漪。这些涟漪于2015年12月到达了地球，为LIGO探测到。这是人类第二次直接探测到引力波。

　　2016年6月15日，在美国圣迭戈举行的美国天文学会第228次年会上，LIGO宣布再次探测到引力波。该名为GW151226的引力波信号现身于当地时间2015年12月25日晚11:38时。消息传出时，许多美国LIGO科学家都还在欢庆圣诞，以至于很多人甚至连团圆饭都没顾上吃。

　　LIGO于2015年9月第一次直接探测到引力波，于2016年2月公布了这一发现。这一引力波信号亦源自两个黑洞的并合。“第二次的发现意味着第一次发现并非机缘巧合，”LIGO负责人大卫·莱兹说道。“一言以蔽之，再次发现引力波意味着LIGO是认真的。”

　　

　　据LIGO团队成员称，之所以等到今天才公布第二次发现是因为LIGO必须确保该引力波信号准确真实且是由黑洞并合引发的。

　　弯曲的空间

　　爱因斯坦证明，空间并不是仅供宇宙事件上演的静止舞台，而是3D橡胶板似的可弯曲质地。空间能够被重力所扭曲。举例来说，地球的质量就可以在空间中创造出一道曲线。

　　黑洞是宇宙中密度最大的物体，能够在时空中创造出强烈的曲线。当两个黑洞相互围绕，快速运动，空间中的曲线就成为了涟漪，向外扩散。

　　

　　LIGO成员、美国西北大学天体物理学家维琪·卡洛杰拉称，黑洞的质量为引力波的形成提供了线索。较轻的黑洞（约10倍太阳质量）很有可能是由相邻的两颗大质量恒星通过虹吸作用彼此蚕食对方而形成的。产生此次发现的引力波的黑洞是由14光年外两颗质量约为14.2倍太阳质量和7.5倍太阳质量的黑洞并合而成的。上一次引力波的信号则是由29倍和36倍太阳质量的黑洞并合发出的。

　　这两颗恒星的命运很有可能重蹈了宇宙中其他同类的覆辙：最终，恒星能量耗尽，内部“引擎”停止燃烧，失去支撑力，导致坍缩。之后，大多数大质量恒星将爆炸成超新星，但在其核心部位，物质飞速向内奔去，内部压力高到一定程度便产生了黑洞。黑洞的密度无穷大，甚至连其周围的光都无法逃逸。

　　

　　恒星死亡后，两个黑洞“再续前缘”，围绕对方转动，直至并合。爱因斯坦也指出过，质量与能量互为表里。与加州理工学院共同操作LIGO的麻省理工学院称，在这次黑洞并合中，大约有“太阳质量那么多的质量被转化为了引力波”。

　　相较2015年9月发现的引力波信号，这次发现的引力波信号要弱一些。这也从侧面表明了LIGO在天空中缩小事件发生位置的能力有多强。在未来的研究中，科学家希望能借助更多的引力波探测器将事件发生的位置进一步缩小。

　　灵敏度更高的探测器

　　去年9月，LIGO第一次发现引力波与仪器的升级关系密切。当时的升级全面提高了LIGO的整体灵敏度。莱兹称，升级后四个月内接连发现两次双黑洞并合预示着将来还会有更多的发现。

　　黑洞名副其实，并不发出或反射光线。但有时，围绕黑洞快速运动的物质会产生光线，使宇航员得以一窥黑洞这头巨兽的真面目。

　　然而，当两个黑洞围绕彼此运动，周围的任何物质都会被向外抛出，就像一架太空甩干机一样。据LIGO的科学家称，这意味着双黑洞并不会能被观察光线或其他粒子的望远镜及天文台观测到。

　　

　　“目前，引力波探测器是观察这类系统的唯一手段，”莱兹说。“因此这相当令人振奋。我认为我们史无前例地打开了一扇通往黑洞天体物理学的窗户。”

　　莱兹及其他LIGO科学家将LIGO形容为“迄今为止最精确的测量设备”，而这种灵敏度必须依赖于两套探测器——一个信号必须被两套探测器都接收到才能确保不是空欢喜一场。LIGO包含两套探测器，一在华盛顿的汉福德，一在路易斯安那的利文斯顿。

　　莱兹表示，科学家们现在正对LIGO进行最新的升级，升级后的精确度将比去年首次发现引力波时足足提高20%。麻省理工学院的报告中称，这一进步将让LIGO对信号的搜索范围扩大1.5至2倍。

　　讲座预告：

　　理解未来讲座第17期：用人脑研究脑，是探索更是挑战！

　　2016年6月26日·中国科学技术馆（新馆）

　　主讲嘉宾：李兆平，伦敦大学学院计算神经科学教授、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室访问教授

　　嘉宾主持：陈恂，未来论坛理事、BaseBit Technologies创始人、首席执行官

　　对话嘉宾：李兆平，伦敦大学学院计算神经科学教授、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室访问教授欧阳颀，北京大学物理学院教授方方，北京大学心理与认知科学学院主任

　　2016年6月26日，未来论坛第十七期理解未来公益讲座特别邀请伦敦大学学院计算神经科学教授、北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室访问教授李兆平，讲述窥见人脑奇妙机制的探索与挑战之路。

　　来源：LiveScience 作者：Calla Cofield 编译：未来论坛 商白文章转载请注明出处为 “未来论坛”微信账号（ID：futureforum）未来论坛官网：www.futureforum.org.cn

　　

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