引力波再引关注:最新发布会究竟会说些什么?

2017年10月16日 08:04 新浪科技

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  新浪科技讯 北京时间10月16日消息,近日,一条消息再次刷爆各大媒体头条:下周一晚间,北京时间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:“激光干涉仪引力波观测台”(LIGO)以及Virgo研究团组的科学家们,以及来自全球各地大约70个天文研究机构的科学家们参加活动。届时将宣布在引力波研究方面的最新进展。

  这两年来,引力波多次占据媒体头条,从一种几乎很少有人关注的高深词汇一下子融入了我们的日常生活。去年2月份,首次观测到引力波的消息刷爆头条,而今年更是一举拿下诺贝尔物理学奖。那么周一晚上,研究引力波的科学家们究竟又有什么新发现要与全世界分享呢?

  简单来说,引力波是时空的涟漪,它是由宇宙中的一些最为剧烈的事件产生的,如大质量致密天体的碰撞或合并事件。它最早是在1916年已经由爱因斯坦预言的。当时爱因斯坦证明了加速下的大质量物体将会扭曲时空,并产生从该源头发出的时空涟漪。你可以将其近似地想象成将一颗石块丢进平静的池塘时所产生的一圈圈水纹。这种“涟漪”将以光速穿过宇宙,携带着关于产生它们的那次灾难性事件和引力本质的珍贵信息。

  在过去的数十年间,天文学家们已经找到大量证据证明引力波的存在,主要手段是通过引力波对银河系中近距离绕转天体运动产生的影响所开展的相关研究。这些间接研究的结果与爱因斯坦在100年前的预言吻合度相当好,如在考虑引力波带走能量的情况之后,这类天体轨道的衰减过程完全符合爱因斯坦理论的计算结果。然而,从地球上直接探测引力波的信号尽管长期以来广受科学界期待,但却一直未能实现突破。之所以科学家们如此期待这项突破,是因为这将提供对于爱因斯坦广义相对论新的,且更为直接的检验,并开启人类研究宇宙的全新大门。

  说在过去的十年间,科学家们在双黑洞乃至黑洞合并模型研究方面已经取得了重要的进展。这些计算机模型让科学家们得以构建精确的引力波形,也就是随着黑洞之间相互接近并最终合并的过程中,其释放出的引力波波形特征。因此,对于双黑洞合并过程的直接观测将提供一个精确检验爱因斯坦广义相对论这项预言的理想的宇宙实验室。引力波探测的成功,将使天文学家们在对宇宙中黑洞以及其他致密天体合并等在内的灾难性事件的研究中获得一项额外的有力工具,甚至在宇宙诞生以及暗物质,暗能量研究等方面也将起到关键性作用,它将打开一扇观察宇宙的全新窗户。

  2015年9月14日,由全世界各地的数千名科学家联合组成,总部设在美国的LIGO研究组首次直接探测到了引力波信号,并在2016年2月份对外发布了相关结果。人类首次探测到的引力波信号源自宇宙深处两个黑洞相互绕转并最终合并时产生的巨大能量释放而造成的周围时空扰动。

  这是一项突破性进展:这一结果验证了爱因斯坦广义相对论的预言,并开启了物理学与天文学观测的全新纪元。自那以后,研究人员又陆续确认了三次引力波事件,最近的一次信号是首次由LIGO以及Virgo共同探测到的引力波事件。

  今年10月初,来自LIGO团组的科学家们最近刚刚由于他们在引力波研究方面的贡献而被授予了2017年度的诺贝尔物理学奖。他们的工作揭开了物理学与天文学研究崭新时代的序幕。这不仅仅是因为他们的研究验证了爱因斯坦的广义相对论,更是因为他们的研究提供了研究宇宙膨胀,以及暗物质,暗能量方面的全新工具和手段。

  目前关于下周一的发布会上将要宣布的消息,已经有很多消息在圈内流传,外界也有很多比较趋于一致的猜测意见。一般认为即将宣布的消息可能与发现新类型的引力波信号,如中子星合并产生的引力波信号,并且首次锁定引力波对应光学天体有关。

  此前已经被探测到的四次引力波事件无一例外,都有两个特点。第一:都是由两个黑洞相互合并而产生的引力波信号;第二,由于黑洞合并本身的性质,加上观测手段的限制,都未能精确找到产生这些引力波信号的对应天体或位置。或许,下周一的发布会上,科学家们会为我们带来惊喜。一起期待吧!(晨风)

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