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科学家再次探测到引力波信号:源自14亿年前的黑洞合并
关键字: 引力波黑洞引力波信号天文LIGOLIGO科学合作组发言人加布艾拉·冈萨雷斯女士表示:“我们的计划并非仅仅是探测到首次引力波信号,也并非想要去证明爱因斯坦是正确的或是错误的,我们想要做的是创建一个天文台。”她说:“此时此刻,我们才可以说,LIGO的目标已经真正达成了。”
这张图展示的是LIGO两次确认探测结果以及一次疑似结果的日期,后者由于信号太过微弱而未能得到确认。这三次事件编号和具体日期为:GW150914 (Sept。 14, 2015), LVT151012 (Oct。 12, 2015)以及GW151226 (Dec。 26, 2015)。所有三次事件都是在为期4个月的“先进LIGO”设施首次试运行阶段探测到的
有关这项发现的论文已经在《物理评论快报》上发表,这是LIGO的第二次引力波探测事件。与此同时项目组此前还曾经遭遇到另外一次“疑似信号”,由于该信号太过微弱而无法确认。研究组已经在今年2月份的那次发布会中介绍了有关情况。亚利桑那州立大学理论物理学家劳伦斯·克劳斯表示:“引力波探测将让我们得以窥探宇宙的黑暗一面。引力波天文学将成为21世纪的天文学。”
此次LIGO探测到的引力波信号来自两个互相绕转并最终合并的黑洞。最上方演示的是这两个黑洞的实际运行情况,下面分别展示LIGO探测器采集的到的引力波信号和频率变化,可以看到频率从最初的35Hz一路飙升到大约700Hz
两次探测到的引力波信号有啥不一样?质量更小的黑洞
此次新发现的引力波信号源自大约14亿年前的一次黑洞合并事件,两个参与合并事件的黑洞质量大约分别为14倍和8倍太阳质量,它们不断相互绕转并最终合并。信号显示这两个黑洞合并之后形成了一个质量约为21倍太阳质量的新黑洞,这就意味着在一瞬间有大约和一个太阳质量相当的能量被转化为引力波的形式释放了出去。
这是南半球天空示意图,标出的位置是LIGO探测器在2015年12月26日探测到的引力波信号在天空中的大致来源方位。不同的颜色线条范围代表可能性的高低:最外侧紫色线条圈定的范围代表大约90%置信度,内部黄色线圈定的范围代表的则是10%置信度水平,可见误差率还是相当大的
截止目前,LIGO探测器探测到的两次引力波信号大致来源方位示意图。同样的,不同的颜色线条代表不同的置信度水平:最外侧紫色线条圈定的范围代表大约90%置信度,内部黄色线圈定的范围代表的则是10%置信度水平
这一三维投影地图展示的是LIGO全部三次引力波探测信号(包括两次确凿的引力波信号探测和一次疑似信号探测结果)的可能信号源位置。两次确认的引力波信号分别是GW150914(绿色)和GW151226(蓝色),图中第三个区域代表的则是一个疑似信号(LVT151012,红色)。图中不同颜色线条区域代表不同的置信度水平:最外侧线条代表大约90%置信度,最内侧则代表大约10%置信水平
和LIGO的第一次探测相比(当时探测到的信号来自两个大约30倍太阳质量的黑洞),此次探测到的信号频率更高并且持续的时间也更长。在首次引力波探测信号中,科学家们只观测到两个黑洞碰撞合并之前的最后一圈或是两圈绕转过程,而此次科学家们一共追踪到两个黑洞合并之前的最后27圈相互绕转。冈萨雷斯表示:“这将让我们能够更为精确地检验爱因斯坦的广义相对论并对黑洞的各项参数做更加精确的估算。”
此次,研究组同样有机会对参与合并黑洞的自旋情况进行观测,结果显示至少那个质量较大的成员黑洞存在自旋,速率约为黑洞自旋理论最大速率的20%左右。LIGO项目组成员,美国西北大学的维基·卡罗基拉表示:“如果光从首次引力波探测信号来看,参与合并的两个黑洞似乎是不存在自旋的,那么从这个角度来说,此次属于新发现。”
- 责任编辑:孙武
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