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引力波成功证实爱因斯坦相对论百年预言
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【科技讯】10月17日消息，经过100年人类科学家的不断探索，昨天晚上，关于引力波终于带来了一次划时代的重大事件，LIGO联合Virgo共同宣布，人类首次成功观测到双中子星并合，产生的引力波以及伴随而生的电磁现象，这是继...“”
【科技讯】10月17日消息，经过100年人类科学家的不断探索，昨天晚上，关于引力波终于带来了一次划时代的重大事件，LIGO联合Virgo共同宣布，人类首次成功观测到双中子星并合，产生的引力波以及伴随而生的电磁现象，这是继之前几次观测到双黑洞合并产生引力波之后，第一次成功观测到电磁现象。据科学家介绍，因为之前观测到的几次引力波，都是双黑洞合并带来的效果，而且由于距离遥远，所产生的波动极其微弱。而此次观测到的双中子星合并，距离地球只有1.3亿光年，可以说已经相当近了，更重要的是，这次双中子星的并合，不仅产生了阴历波动，同时还产生了电磁现象，通俗意义上说，就是碰撞之后有爆炸，有光，而且是爆发出耀眼的光芒。如果宇宙中有外星人的话，他们也能够观测到这次双星并合的事件。
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在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，持续时间短暂得不到1秒，这正是由引力波转化成的宇宙之声。当天在华盛顿召开的记者会上，LIGO科学家现场播放了来自宇宙的“声音”。
这个声音源自于13亿年前一个双黑洞系统的合并。合并所产生的引力波信号，经过13亿年的漫长旅行，于日抵达地球，被LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。
不到1秒清脆“声音”，传来13亿年前引力波信号
在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，持续时间短暂得不到1秒，这正是由引力波转化成的宇宙之声。合并所产生的引力波信号，经过13亿年的漫长旅行，于日抵达地球，被LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。
在一片嘈杂的背景噪音中，一声“噗”的清脆声响，如水滴落水，持续时间短暂得不到1秒，这正是由引力波转化成的宇宙之声。当天在华盛顿召开的记者会上，LIGO科学家现场播放了来自宇宙的“声音”。
这个声音源自于13亿年前一个双黑洞系统的合并。合并所产生的引力波信号，经过13亿年的漫长旅行，于日抵达地球，被LIGO的两个探测器以7毫秒的时间差先后捕捉到。
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document.write("十亿年前那场风流韵事，昨晚终于看到了滚皱的床单
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&&在茫茫人海中，你我相遇，两看不厌，于是深情地跳起了华尔兹。转啊转啊转啊转，华尔兹变成了探戈，舞步愈加疯狂，最后合二为一，你中有我，我中有你？？&&这让人想起那行诗： 你来自云南元谋，我来自北京周口。拉起你毛茸茸的手，轻轻的亲一口，爱情让我们直立行走～&&大年初四，日，北京时间23点30分，美国国家自然科学基金会携手多方专家向全世界宣布：美国的LIGO（激光干涉引力波观测站）首次直接探测到了引力波。&&关于此，最有趣的一句网友点评，莫过于： 十亿年前的一场风流韵事，十亿年后我们终于看到了那张被滚皱了的床单。&&显然，杰克和露丝跳舞所引起的那点涟漪，更多只能被春心萌动的观众所感知，但质量巨大的系统，比如两个黑洞或两颗中子星快速相互绕转，它们产生的涟漪，远超太阳一生释放的能量总和。&&什么是引力波呢？&&用一句话来概括广义相对论，那就是：时空命令物质如何运动，而物质引导时空如何弯曲。&&当物质的分布改变时，时空也会相应变化，这一变化以光速传播开去，就好像在平静的湖面上丢下一粒小石子，湖面就会有一圈波浪向外荡去，时空也会将涟漪向外传开，这便是引力波了。&&十亿年以前，地球。&&超级大陆罗迪尼亚大陆刚刚形成，地球上的生命大多数还是以单细胞的形式存在，部分生活在菌丛中，开始有分工分化，形成第一棵多细胞植物。没有人类，没有哺乳动物，连恐龙都还没有影子。&&十亿年以前，宇宙深处。&&两个巨大的黑洞在经历了漫长的绕转以后，通过引力波辐射能量，越转越近。长年累月的公转，已经让它们不堪重负，能量的损耗也在日渐加快。最后，它们终于放弃了抵抗，猛地撞到了一起。这两个黑洞消亡了。一个更巨大的新黑洞，诞生了，伴随着时空中被搅动的滔天巨浪，那是它这一生也许是唯一一次的啼哭……&&岁月无声。&&经过十亿年的漫长旅行，一小部分引力波信号终于抵达了地球。地球其实并没什么特殊的，对引力波来说，物质几乎是透明的，穿过地球和穿过真空，并没有什么太大的差别。&&唯一的特殊在于，这一次，那些单细胞生命演化成了人类，他们研究出了数学和物理，捣鼓出了相对论和激光，还用激光编制出一张捕捉引力波的网。&&雁过留痕。时空的涟漪，在不经意间拨动了激光编制的琴弦。&&天文爱好者胡一鸣形象描述了这个漫长场景，他是LIGO科学合作组织成员，清华大学博士后，正是这次直接探测引力波的亲身者，他回忆——&&日，我的邮箱里收到了一封内部邮件，Event G184098。邮件里描述了实时分析数据的软件得到了一个显著性极高的候选对象。后来，它换了个名字，GW150914，在日探测到的引力波（GW）。&&这张捕捉引力波的网，叫做advanced LIGO，高新激光干涉仪引力波天文台，而参与建造、维护仪器，分析数据的1000多位科学家，组成了一个叫做LIGO科学合作组织的科研团队。&&100年前，那个依然英俊的青年爱因斯坦经过十年的苦思悯想，参悟了时空和引力的本质，写下了划时代的公式。那个简洁美妙的公式，被后世的另一个才华横溢的学者约翰·惠勒总结为：时空命令物质如何运动，而物质引导时空如何弯曲。&&100年后，经过几代科学家一个世纪的不懈努力，我们终于站在一个新时代的全新起点，迎来了人类探测到的第一个引力波信号。&&LIGO科学合作组织的1000多名科学家在接下来的日子里忙坏了，分布全球的多个超级计算机开足了马力，想要将那一段短短数秒的信号背后的物理全部挖掘出来。慢慢的，如同盲人摸象般，我们开始一层层解开这一引力波信号的面纱。&&我们知道，这个信号，先经过利文斯顿，再经过汉福德，两个探测器，相隔7毫秒，留下了几乎一模一样的波形。所以可以确定信号来自南天球。&&我们知道，信号在0.2秒的时间从35赫兹蹿升到150赫兹。 这是两个极重的恒星级别黑洞的并合，其中一个是太阳质量的29倍，另一个是太阳质量的36倍。在这短短的一眨眼间，有大约3倍于太阳质量的物质通过爱因斯坦的质能方程E=mc^2转化为了能量。&&我们知道，这一过程的峰值功率为3.6x10^49 瓦，十倍于整个可观测宇宙的电磁波能量总和。如果这些能量以可见光的形式传播，那么即使是远在十亿光年之外的地球上，它的亮度也会轻松超过满月。&&我们知道，在穿越地球时，“他强由他强，清风拂山岗；他横由他横，明月照大江”，引力波来无影去无踪，地球所吸收的能量，仅仅是10^-17焦，或者说相当于一个X射线光子的能量。&&我们知道，它大约来自13亿光年以外，所以正应了星球大战的开篇：很久很久以前，一个很远很远的星系发生的惊心动魄的故事。&&时空交错而成的池塘上，由于这一对黑洞的搅动，吹皱了一池春水。对于天文学家来说，这点点涟漪意味着我们有了黑洞存在的强有力证明：在并合之前的一瞬间，在如此小的间距内聚集着如此巨大的质量，除了黑洞实在是不做他想；它也意味着我们第一次观测到了双黑洞系统的存在；我们也确定了这种系统可以在足够短的时间（10亿年，对，足够短了）内并合；我们可以估算这一类时间的发生率，事实上，整个宇宙每时每刻都有黑洞双星并合，根据LIGO的数据，每15分钟就应该有一个引力波到达地球，当然，绝大部分都太过微弱而掩埋在噪声中；脑洞开得大一些，我们还可以这黑洞系统来自低金属丰度的前身星，其恒星风较弱，所以没带走太多质量。&&一叶知秋，通过这短短数秒的信号，让上千名科学家在几个月的时间里忙坏了。我们今天终于骄傲地向世人宣布引力波的首次直接探测。多少人，多少年的期待，终于变成了现实。今天，雷纳·韦斯、基普·索恩和罗纳德·德雷弗的案头上，大概会有人倒上一杯香槟。来自斯德哥尔摩的电话，多半也已经在筹划。&&这是一个伟大的时代，电磁波望远镜是人类的眼睛，看到这五彩缤纷的宇宙奇异瑰丽的美景；引力波探测器则是人类的耳朵，人类以前就像是聋子，现在终于可以聆听宇宙的呢喃。日，值得载入史册的一天。&&这小小的时空的涟漪，无声无息地如鬼魅般穿过地球，对科学家来说却不亚于惊天巨雷。正如马克斯-普朗克引力物理研究所所长布鲁斯·艾伦所说：“爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测，而他也从未相信过黑洞的存在。不过，我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。”听到这个消息，爱因斯坦大概也会“垂死病中惊坐起，笑问客从何处来”吧。&&然而，这段穿越地球的经历对那十亿年前出发的引力波来说仅仅是个小插曲，它将继续着它的旅程，前往下一个远方。&&发现引力波意味着什么？&&从科学意义上看，引力波可以直接与宇宙大爆炸连接。广义相对论中预言的引力波，也可以产生于宇宙大爆炸中。这就是说，大爆炸之初的引力波在137亿年后的今天仍然可以探测到。&&一旦我们发现了宇宙大爆炸时期的引力波，就可以揭开宇宙的各种谜团，甚至了解宇宙的开端和运行机制。&&在电磁波被发现100多年以后的今天，引力波被找到了。和电磁波相比，引力实在是很弱的力，比起表征电磁力强度的精细结构常数，表征引力强度的引力常数要小上好几个数量级。&&同时，引力波实在是很“懒”，很少与物质发生任何作用，但它的 穿透能力比中微子还要强，也许真能像《三体》描述的那样，被人类用于星际通讯领域。&&看到这些，一位在春节期间被逼婚的姑娘伤心留言：“引力波都被直接探测到了，可我的男盆友在哪儿呢！”&&(本文来自互联网，不代表一点资讯的观点和立场)
编辑：未闻
版权所有：共青团中央网络影视中心信息网络传播视听节目许可证0105108号 京ICP备号-1&&|&&&&|&&客服电话：010-&& 这张想像图描绘出遥远宇宙中的两个黑洞合并的景象。最近侦测到的重力波讯号，就是源自这起事件。 IMAGE COURTESY AURORE SIMONNET, LIG​​O, CALTECH, MIT, SONOMA STATE两个在30亿年前相撞的大质量黑洞传出的重力波冲过地球视频：两个在30亿年前相撞的大质量黑洞传出的重力波冲过地球（神秘的地球报道）据美国国家地理（撰文：Nadia Drake 编译：胡佳伶）：这两个比预期质量还要更大的黑洞，在30亿年前相撞，传出的重力波冲过地球。很久以前，在一个遥远的星团……有两个奇异的黑洞相撞，合而为一，释放出的巨大能量扭曲了时空本身的结构。现在，地球上的仪器侦测到了这场遥远宇宙灾难的微弱涟漪，这是第三次直接确认侦测到重力波。这几次侦测，都是由雷射干涉重力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，简称LIGO）达成，为我们探索宇宙开启了一扇新窗户。很重要地，这些重力波携带了远方源头的资讯，而分析的结果会挑战一连串的观念：像是黑洞怎么成长、位在哪里，而这两颗黑洞又是如何以激烈的死亡之舞结束一生。「宇宙仍然还有我们不了解的奥秘，」加拿大麦基尔大学的天体物理学家达伊尔．哈加德（Daryl Haggard）说：「我们以为已经够了解黑洞是怎么产生的，但现在我们才知道，原来还有很多未知等待我们去发现。」形成黑洞LIGO在今年的1月4日，侦测到最新一起黑洞相撞事件所产生的重力波，但这起相撞事件的发生时间，其实是在大约30亿年前。这个重力涟漪冲过地球，但由于非常微弱，只轻轻摇晃了位处不同两地、但完全相同的两套雷射和反射镜组。这两套装备分别位于美国路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿州的汉福德。重力波将地球的空间压缩、延伸，但尺度还不到一个质子（形成原子核的其中一种粒子）的直径。人类当然无法感受到这样的空间变化，但是LIGO的侦测器非常灵敏，即使这样微小的扰动，也逃不过雷射的法眼。LIGO的团队在仔细分析信号后，确定这是两个黑洞发生灾难性碰撞所留下的线索，其中一个黑洞的质量大约相当于30个太阳，另一个则是相当于19个太阳。这两个黑洞一直绕着彼此旋转，度过千古岁月，也慢慢地被彼此吸引，成为宇宙的死亡螺旋。随着这两个黑洞逐渐接近，黑洞以重力波的形式辐射出能量。最后当两个黑洞终于相撞、合体时，也以这种宇宙涟漪的形式释放出更多能量。这两个互相绕转的黑洞相撞后产生的单一黑洞非常巨大，这个弯曲的无底时空结构，质量相当于50个太阳。研究团队在6月1日于《物理评论快报》发表他们的结果。奇特的大质量黑洞LIGO分别在2015年9月和2015年12月侦测到前两次重力波事件，这两次也都是因为黑洞碰撞而产生。不过，三次重力波事件中，有两次的相撞黑洞质量都比天体物理学家原本预估的要大很多，这实在令人费解。这些事件告诉科学家，对于所谓的恒星黑洞，他们自以为已经很了解了，但其实并不尽然如此。如果一颗恒星的质量比太阳大很多，在它爆炸死亡后，留下的残骸就是恒星黑洞。或许你会很天真地认为，恒星的质量越大，残骸的质量也就越大。但天体物理学家可不这么想。相反地​​，恒星的质量越大，恒星所吹出来的风也就越大，在恒星漫长的一生中，狂暴的恒星风会将物质吹向太空。到了恒星行将就木之时，已经抛出了大量的质量，最终坍缩成一个质量相对较小的黑洞。美国宾州州立大学的天体物理学家斯坦恩．西格桑（Steinn Sigurdsson）表示，几十年来的理论和观察都认为，恒星黑洞的质量约略不会超过十个太阳。但是，LIGO发现的好几个黑洞，质量明显要比这个先前预估的极限要来得更大──虽然远远不及星系中心的超大质量黑洞。美国乔治亚理工学院的LIGO团队成员萝拉．卡多纳蒂（Laura Cadonati）说：「在我们发现之前，甚至不知道这些黑洞存不存在。现在，天体物理学家得努力解释，要怎么形成这么奇特的天体。」「我们必须找出方法，来解释这些黑洞为什么这么的巨大，」哈加德说：「自从第一次侦测到重力波后，这就让我们很头大。依我们目前的模型，无法完全排除30个太阳质量黑洞这种可能性。但我还是有点惊讶，因为这些新发现的黑洞真的很大。」有种理论解释了这些黑洞是如何形成的：这些渐渐步向毁灭的巨大恒星，主要是由氢和氦组成，使得恒星风没有那么剧烈，质量损失也较少。当这些恒星死亡时，最终坍缩形成的黑洞，质量也就比较大。我们过去常在球状星团里看到这类恒星，或是一整群非常年老的密集恒星，绕着星系（包含我们自己的银河系）旋转。双黑洞的起源故事？LIGO的另一项证据，支持了球状星团在成对的大质量黑洞形成过程中，扮演重要角色的想法。LIGO的团队可以从重力波信号，推断出许多黑洞合并前的特征──包括黑洞自转的方向以及自转轴的指向。卡多纳蒂表示，根据这些资讯，碰撞似乎是在球状星团内发生的。双重黑洞起源的其中一个理论，是一对在同一团云气中诞生、且彼此环绕的大质量恒星死亡时，它们的残骸继续互绕旋转，这通常会形成两个自转方向和定向相似的黑洞。但LIGO最新侦测到的资料显示，这两个黑洞的自转并不完全一致。因此这两个黑洞，可能是在球状星团内距离很远的地方形成的，之后沉入星团的中心，在那里才卷入不幸的死亡螺旋。这两个黑洞的命运，由星团核心的动力学和混沌所造化，而非毕生都在近距离绕着彼此旋转。西格桑说，这个解释似乎符合目前的数据，但西格桑也说，没有理由认为正确的答案只有一种。西格桑说：「我个人是认为，双重黑洞在银河场内和星团内都会发生，但在星团内，可能会在遥远距离的情况下，产生我们观察到的这类大质量黑洞。」「这开始让我们知道黑洞的族群有哪些、它们来自何处等，在我今年夏天举办的研讨会上，肯定也会掀起一番论战。」随着LIGO侦测到更多数据，答案也会愈来愈具体，天文学家会修改理论以符合新的观测资料，我们预期很快就能得到部分解答。哈加德说，LIGO的数据已经挑战了许多恒星演化和星团的概念，甚至是神秘物质「暗物质」的某些想法。但是，爱因斯坦的广义相对论仍屹立不摇：LIGO的数据与广义相对论的预测非常一致。「研究这些黑洞如何诞生的天体物理学，完全就像是个灾难，」哈加德说，「但物理学是很简洁的。」恒星的生与死，宇宙中的绝妙美景中子星：画家在这张想像图中，绘制了一颗距离地球5万光年的中子星。在2004年12月，这颗星忽然变亮，使得太空中所有的X射线卫星都暂时失明，也照亮了地球的上层大气。这样突然变亮的现象，是因为恒星巨大扭曲的磁场撕开了恒星的外壳，释放大量的伽马射线爆发。 IMAGE COURTESY NASA光回波：2002年初，红超巨星麒麟座V838突然变亮了好几个星期，这表示在这之前，它一直被一团从未见过的云气结构所掩盖。哈伯太空望远镜捕捉到光回波（light echo）现象。当恒星放出的光被云气反射后，就会发生这种现象。 PHOTOGRAPH COURTESY NASA/ESA/HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)昴宿星团：这张红外影像，显示出包裹住昴宿星团（Pleiades，又称七姊妹星团）的尘云。这个星团距离我们大约有400光年远，是在约1亿年前形成的。它包含数以千计的恒星，并因为其中最亮的七颗星而得名。 PHOTOGRAPH COURTESY NASA濒死恒星：地表望远镜所拍摄到的这张星云影像，看起来呈现矩形，事实上也是它的名字由来：红矩形星云。不过，哈伯太空望远镜所拍摄的影像显示，更准确地来说，这个星云应该要叫做「红X形」星云。星云的独特形状，来自位在中心的垂死恒星，以圆锥形喷发出气体和尘埃。这颗恒星大约在1万4000年前开始抛离外层，慢慢变得愈来愈小，也愈来愈热，开始释放大量的紫外光。 PHOTOGRAPH COURTESY NASA/ESA/HANS VAN WINCKEL (CATHOLIC UNIVERSITY OF LEUVEN, BELGIUM)/MARTIN COHEN (UNIVERSITY OF CALIFORNIA, BERKELEY)五合星团：这张影像是由哈伯太空望远镜所拍摄的，这是目前为止最清楚的五合星团影像。这个星团聚集了大量的年轻恒星，距离地球有2万5000光年，但距离银河系中心只有一百光年。这个星团与我们的星系核心距离相当近，表示这些恒星会在短短的几百万年之内被扯碎。 PHOTOGRAPH COURTESY NASA超新星残骸：这张哈伯太空望远镜影像，显示了大质量的仙后座A超新星残骸，排列成上千个小型低温气体团块。每一个小团块都只是原本恒星的一小部分碎片，而且每一个都比太阳系的直径还要大上几十倍。 PHOTOGRAPH COURTESY NASA/HUBBLE HERITAGE TEAM (STSCI/AURA)}