LIGO再次直接观测到引力波意味着什么

北京时间6月16日凌晨,位于美国的激光干涉仪引力波观测台对外发布,再次观测到双黑洞并合导致的引力波事件。受访的专家均表示,再次直接观测到引力波事件有力地证明了引力波真实存在,将人类对宇宙的了解又推进了一步。

进一步证实引力波真实存在

清华大学教授毛淑德说:“对引力波真实性的质疑可休矣!”第一个引力波事件因为只持续了0.2秒,因此这些信号是否就是引力波,在科技界也引起了一些争议。毛淑德解释,这其实是一个误区。对于LIGO这样的设备来说,0.2秒已经足够长了,“就像我们看高速行驶的列车,对肉眼来说一下就过去了,但高速相机却能在几秒钟内抓拍很多照片,看到列车,甚至列车内部的各种细节”。

第二次观测到引力波事件更加有力地回应了质疑。中国科学院研究员张双南说:“这次筛选数据的方法和第一次很不一样,对两个事件的互相印证起到很重要的作用。”他介绍,第一次引力波事件的信号很短,但很强,在数据中非常突出,研究人员比较容易发现。但这次两个黑洞的质量比较小,引力波信号的强度低了很多,“但也正因为它们质量小,并合的过程慢一些,信号持续时间比较长”。

威尼斯平台登入,但是,此次仍然没有找到其他信号,例如电磁波,对结果进行独立验证。张双南课题组几年前就撰文预测过,双黑洞并合只会产生引力波事件,而不会产生电磁波辐射。张双南说,理论上,LIGO是可以探测到有中子星参与的并合事件的,“比如两个中子星并合、一个中子星和黑洞并合,只要有中子星参与并合事件,就会产生电磁波信号,我们就能够对其进行定位,看看它们到底来自哪个星系,这样就能与LIGO观测进行互相独立的验证”。

打开天文观测新窗口

此次LIGO观测到的引力波也来自于双黑洞并合,是否只有这种情况会产生引力波?毛淑德介绍,任何物体的加速运动均会对周围的时空产生扰动,这种扰动会以引力波的形式向外传播。虽然LIGO设计性能对双黑洞合并产生的引力波频段很敏感,但是两次观测到的引力波事件都是由双黑洞并合引发还是有些令人吃惊,这可能意味着双黑洞的数目相当普遍。

张双南预测,LIGO可能会发现更多引力波事件。随着观测数量的增加和质量的提高,“我们能获得更多信息,这对验证广义相对论理论,以及区分其他引力理论会有很重要的作用”。

同时,这也让人类对宇宙的认识更近一步。张双南举例说:“这次并合的两个黑洞比第一次并合的两个黑洞质量小一些,这让我们认识到双黑洞是有不同种类的。我们知道黑洞的出现是恒星演化的结果,随着实验的继续进行,能让我们对恒星演化、双黑洞的形成和分布都有更多的认识。”再比如,一旦观测到有中子星参与的并合事件,科学家们就能据此了解中子星的内部结构,“这是目前其他天文观测手段无法实现的”。

毛淑德说:“引力波的一些物理特性,如几乎不与物质直接发生作用、携带发射源以及引力本质的信息等,使其成了理想的天文观测工具。引力波直接探测的实现,为天文观测打开了一个新窗口。”

相关链接

LIGO是借助于激光干涉仪来聆听来自宇宙深处引力波的大型研究仪器,由两个干涉仪组成,每一个都带有两个4公里长的臂并组成L型,分别位于相距3000公里的美国南海岸的利文斯顿和美国西北海岸的汉福德。

(原载于《光明日报》 2016-06-1706版)