宇宙印象 深度科普栏目第989期 虽然爱因斯坦在1916年就预测了引力波的存在，1959年马里兰大学教授韦伯提出引力波具体概念，上个世纪就这两人奠定了引力波理论的基础。一直到2015年，我们才探测到第一个引力波信号。2017年LIGO探测器科学家宣布，2年前发现的引力波信号来自黑洞合并。在接下来数年时间内，LIGO陆续探测到多个引力波信号，包括了双中子星合并的引力波信号。 有趣的是，双中子星合并的过程比较长，引力波信号会持续1分钟，而黑洞的合并就很快，引力波时间不到1秒。2019年4月，LIGO和欧洲处女座探测器联合公布了一个引力波源，这是一个黑洞与中子星合并的引力波信号，距离我们大约有12亿光年。中子星的介入是个转折点，我们可以将引力波及其电磁对应体关联起来，比黑洞合并更具观测意义，这样全球射电望远镜也可以参与其中观测，并不仅仅是LIGO才能实现。 从这些引力波源可以看出，这些天文事件距离我们相当遥远，只是数亿光年以上，一般的十多亿至数十亿光年之间不等，达到100亿光年以上则相当罕见。由此我们不难得出一个结论，我们目前能够探测到的引力波源也就是数十亿光年这个距离，再远的话可能需要更灵敏的探测器才行。鉴于中子星、黑洞合并事件距离我们不会太近，数千万光年内发生引力波源概率较小。 通过引力波这个工具，我们已经能够接触到数十亿光年外的天体，比如位于长蛇座星系NGC4993内的一个引力波源GW170817，距离我们大约1.3亿光年。通过引力波信号分析，我们得出结论发现这是一个双中子星系统，合并过程仅仅持续了100秒，相当于不到2分钟的时间。在100秒之内，两颗中子星以每秒12圈的周期疯狂相互公转，两者距离仅为400公里。可以想象一下，两颗中子星庞大天体，距离仅为400公里，几乎是脸贴脸就要撞上的既视感，最终还是撞上了，完成了合并。碰撞过程释放出引力波，经过1.3亿光年的距离衰减后终于被LIGO探测器所捕获。 从这些研究成果中我们可以看出，比如黑洞-中子星双星系统、中子星双星系统等，通过引力波我们可以精确测量中两个大质量天体之间的距离。比如黑洞-中子星构成的双星系统，合并过程中我们可以明白引力波到底是从哪个位置发出来的。我们仍然可以得出一个结论，宇宙中的黑洞-中子星双星系统要比中子星双星系统更少，这个情况对天文学家而言至关重要，因为对黑洞-中子星双星系统的研究我们可以获得更加精确的哈勃常数。 综上，引力波的发现为我们打开了一个新的窗口，最简单的利好就是验证各种宇宙参数。我们也期待引力波能够对宇宙大爆炸38万年之内的时空进行探测，这段空白期无法通过电磁波进行探测，那么引力波将是一个非常优秀的工具。宇宙印象为今日头条独家，其他均为假冒，转载均为非法。 |
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