北京時(shí)間12月14日消息，天文學(xué)家探測(cè)到了迄今為止最大規(guī)模的黑洞合并所產(chǎn)生的引力波。在2017年7月29日，他們的激光干涉儀捕捉到了來自這場(chǎng)巨大碰撞的時(shí)空漣漪。

 

　　在這次事件中，兩個(gè)質(zhì)量分別相當(dāng)于太陽50倍和34倍的黑洞碰撞、合并，形成了一個(gè)超過80倍太陽質(zhì)量的黑洞。這個(gè)黑洞距離地球至少50億光年。

 

　　天文學(xué)家通過一個(gè)大數(shù)據(jù)重分析項(xiàng)目取得了這一發(fā)現(xiàn)。LIGO-VIRGO團(tuán)隊(duì)（LIGO-VIRGOCollaboration）的研究人員還列出了其他3次在初次數(shù)據(jù)梳理中遺漏的黑洞合并事件，并將此前一次不確定的“候選”事件提升到完全探測(cè)的狀態(tài)。

 

　　這次重新分析使目前在目錄中的引力波事件總數(shù)達(dá)到11次。其中10次是黑洞合并；一次是密集恒星殘余物——所謂的中子星——之間的碰撞。

 

　　為什么選擇現(xiàn)在公布這一發(fā)現(xiàn)？

 

　　2017年8月1日，升級(jí)后的室女座干涉儀（VIRGO）加入了激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）兩個(gè)探測(cè)器的搜索行列，由國際合作團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)它們的運(yùn)行，地點(diǎn)分別在美國的華盛頓州和路易斯安那州，以及意大利的比薩附近。

 

　　這三個(gè)超級(jí)靈敏的激光干涉儀主要“聆聽”兩段時(shí)期中宇宙事件所產(chǎn)生的引力波，分別是2015年和2016至2017年。研究人員利用算法對(duì)龐大的數(shù)據(jù)流進(jìn)行梳理，發(fā)現(xiàn)了一些（他們當(dāng)時(shí)認(rèn)為的）與引力波相關(guān)的明顯模式，但他們總是需要回溯這些數(shù)據(jù)并重新進(jìn)行評(píng)估。

 

　　國際團(tuán)隊(duì)成員、美國西北大學(xué)的肖恩·拉爾森（ShaneLarson）教授在自己的博客上寫道：“自（最初的發(fā)現(xiàn)）以來，我們一直在篩選數(shù)據(jù)，查看每個(gè)特征，將其與我們的天體物理學(xué)預(yù)測(cè)進(jìn)行比較，并與顯示儀器正常工作情況的監(jiān)視器交叉檢查，確保它出現(xiàn)在所有探測(cè)器中，并利用我們最強(qiáng)大（但運(yùn)行緩慢）的超級(jí)計(jì)算機(jī)來分析代碼。”

 

　　正是這把“細(xì)齒梳”為我們梳理出了新的黑洞合并事件。所有新的探測(cè)結(jié)果都來自第二段運(yùn)行時(shí)期，即從2016年11月至2017年8月，持續(xù)將近9個(gè)月。在前綴為“GW”——意為“引力波”——的目錄中，新發(fā)現(xiàn)的引力波事件分別被記為GW170729、GW170809、GW170818和GW170823，后面的數(shù)字代表年/月/日。

 

　　不確定的疑似信號(hào)是什么？

 

　　位于華盛頓州和路易斯安那州的先進(jìn)LIGO激光干涉儀于2015年9月開始首次科學(xué)運(yùn)行，并且很快在9月14日歷史性地探測(cè)到了一次黑洞合并事件（GW150914）。這一發(fā)現(xiàn)后來幫助萊納·魏斯、巴里·巴里什和基普·索恩獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

 

　　不到一個(gè)月后，一個(gè)疑似揭示引力波的信號(hào)出現(xiàn)。當(dāng)時(shí)，科學(xué)家認(rèn)為這一事件還不能達(dá)到確定是引力波信號(hào)的程度，他們將其編號(hào)為LVT151012。該事件在學(xué)術(shù)通訊中經(jīng)常被提及，但很長時(shí)間里一直未能列入完全探測(cè)的目錄中。

 

　　現(xiàn)在，經(jīng)過細(xì)致的重新分析，研究人員終于將前綴從“LVT”換成了“GW”。美國西北大學(xué)的克里斯托弗·貝里（ChristopherBerry）教授將GW151012的確認(rèn)過程稱為一個(gè)“灰姑娘的故事”。

 

　　這些額外的探測(cè)意味著什么？

 

　　引力波搜尋是一場(chǎng)統(tǒng)計(jì)的游戲。根據(jù)迄今為止的探測(cè)結(jié)果數(shù)量，科學(xué)家可以推算出給定體積空間內(nèi)可能存在的黑洞數(shù)量。這個(gè)數(shù)量剛剛上升了一些。

 

　　此外，擴(kuò)展后的目錄還能告訴我們未來激光干涉儀實(shí)驗(yàn)室可能取得的成功。目前這些干涉儀處于下線升級(jí)狀態(tài)，它們的性能將得到提高。當(dāng)明年春天，這些干涉儀重新上線的時(shí)候，它們將具有探測(cè)兩倍目前距離的能力，從而很有希望達(dá)到目前8倍的探測(cè)速率。

 

　　我們正在迅速邁向一個(gè)引力波發(fā)現(xiàn)變得習(xí)以為常的時(shí)代。而且，隨著技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)家也將發(fā)現(xiàn)更多有關(guān)黑洞和中子星性質(zhì)的新細(xì)節(jié)。如果幸運(yùn)的話，我們還能找到一些全新且意想不到的引力波來源。

 

　　引力波：時(shí)空的漣漪

 

　　愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了引力波的存在。

 

　　引力波探測(cè)技術(shù)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，終于在2015年首次直接探測(cè)到引力波。

 

　　引力波是時(shí)空交織結(jié)構(gòu)中的漣漪，源自劇烈的宇宙事件。

 

　　加速中的質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生以光速傳播的波。

 

　　目前探測(cè)到的引力波來源包括黑洞合并和中子星合并。

 

　　LIGO和VIRGO激光干涉儀都是在L形的管道中發(fā)射激光，通過測(cè)量不同長度干涉臂對(duì)相同引力波產(chǎn)生的響應(yīng)來進(jìn)行探測(cè)。

 

　　對(duì)引力波的探測(cè)為宇宙研究開辟了全新的領(lǐng)域。