LIGO重磅推出复出要当神捕快,天天擒获引力波?!

引力波,如今已成为当代前沿科学的圣杯,LIGO则成为观测引力波的圣殿。

自从2016年2月LIGO重磅宣布:人类首次探测到引力波以来,迄今为止总计发现11次引力波事件

但细心的人可能已经觉察到,整个2018年没发现一次引力波,就好像宇宙突然关掉了引力波……

到底咋回事?

就在一年前,LIGO开启一系列的硬件升级,最重要的两组设备被关闭了,所以貌似人间蒸发了一样,没了探测消息。

2019年3月26日恢复运行,4月1日LIGO携手欧洲处女座引力波天文台VIRGO重新上线。

更重要的是,LIGO科学团队自信声称:升级后的灵敏度,很可能达到「几乎每天」都能探测捕获到引力波的程度。这会是真的?

先说下,引力波到底为何物?

很多人知道引力波 Gravitational Wave,是从大刘《三体》系列小说里看到的。向宇宙广播共有四种路径:

①最低级技术就是冲着太阳发信号,就像叶文洁那样把太阳当成电波放大器。

②稍高级一些的是中微子通讯,但只能定向喊话。

③更高级的就是引力波广播,能够向全宇宙发信号。

④最高级的是大宇宙超膜广播。

救世主罗辑建立起来的黑暗森林威慑平衡,就是通过第三种——引力波广播发射台。后来,圣母程心放弃了威慑控制权,地球三大引力波广播发射台随即被三体水滴摧毁,直到万有引力号星际战舰启动引力波广播,暂时拯救了人类……

真实世界里的引力波呢?

在牛顿眼里,地球绕着太阳转,是因为两个天体之间存在万有引力。

在爱因斯坦看来,地球围绕太阳转,就会形成引力波,就像海里互相追逐的海豚带起的涟漪——这就是说,引力波其实是时空涟漪


啥是引力波?就是宇宙波浪,时空涟漪_腾讯视频

如果你恰好处在引力波的波动辐射范围,只要你足够足够足够敏感,就会感觉到自己随着空间涟漪,来回伸缩、畸变。

就像爱因斯坦这样子,最早预言引力波存在的人。

引力波跟电磁波一样,同样遵守能量守恒定律,引力波辐射能量同样也会衰减变小。到底小到什么程度?

根据引力波辐射能量公式计算,地球绕着太阳转,引力波辐射能量只有200瓦,只相当于你家厨房里的榨汁机。跟偌大的地球相比,小到几乎可以忽略不计。

所以,要想探测到宇宙间的引力波,就必须装备足够高精尖、足够灵敏度的天文观测站。观测对象主要锁定在:中子星合并、脉冲星自转、超新星爆发、黑洞合并等大质量天体碰撞。

全球陆续建造了多个引力波天文台,包括欧洲南方天文台(ESO)、美国激光干涉引力波天文台(LIGO)、欧洲处女座引力波天文台(VIRGO)、日本神冈引力波天文台(KAGRA)……

其中最重要、最高灵敏度、最大贡献的就是LIGO。

LIGO厉害在哪?

LIGO其实是 Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory 激光干涉引力波天文台的简称,由两个相距3000公里远的汉福德天文台、利文斯顿天文台组成。

最早由基普·索恩、莱纳·魏斯、朗纳·德瑞福三人创建(前两者获得2017年诺奖,后者当年去世),是美国国家科学基金会NSF迄今为止全额资助的最大科研项目。

1994年预算3.95亿美元,1999年完成基建。2002~2010年期间没有任何发现,原因是探测精度不够。

2010年~2015年,大修升级,追加投入2.2亿美元。探测灵敏度是最初的4倍。启动不久,创造历史——

2015年9月14日,人类第一次探测到引力波信号(编号GW150914),来自13亿光年外、36倍和29倍太阳质量的两个黑洞,合并成一个62倍太阳质量的黑洞。

引力波时代来了,从而证实了爱因斯坦早在一百年前对引力波存在的预言,这也是再次向强大的相对论致敬。



LIGO成绩单:3年探测到11次引力波_腾讯视频

之后又发现10次——

第二次:2015年10月12日探测到,来自14.2倍和7.5倍太阳质量的黑洞合并,信号名为GW151012。

第三次:2015年12月26日,信号源来自31.2倍和19.4倍太阳质量的两个黑洞合并,信号名为GW151226。

第四次:2017年1月4日,来自30.5倍和25.3倍太阳质量的黑洞合并,信号名为GW170104。

第五次:2017年6月8日,来自黑洞合并,信号名为GW170608。

第六次:2017年7月29日,来自黑洞合并,信号名为GW170729。

第七次:2017年8月9日,来自黑洞合并,信号名为GW170809。

第八次:2017年8月14日,来自黑洞合并,信号名为GW170814。

第九次:2017年8月17日,首次探测到中子星合并产生的引力波信号,被命名为GW170817。这也是迄今唯一一次非黑洞合并形成的引力波信号源。

人类首次发现中子星合并产生的引力波!

第十次:2017年8月18日,来自黑洞合并,信号名为GW170818。

第十一次:2017年8月23日,来自黑洞合并,信号名为GW170823。

看得出来,仅仅2017年就探测到8次,而且有几次观测间隔还很短,8月17日、8月18日连续两天上演:擒获引力波的「神捕快」之能事。

要知道,这次升级前的LIGO就已经非常厉害了,LIGO激光干涉仪能够探测到的最小波动:10^-18米,甚至小于一个质子直径的千分之一!而针尖直径还是一个质子直径的1亿倍呢!

这种探测精度,精到什么程度呢?

按照LIGO自己的解释,这相当于从地球到最近恒星比邻星的测量精度,误差小于我们一根头发丝的宽度!

这次升级是2017年~2026年十年计划的第一步,整个计划将至少提升LIGO灵敏度1倍,更重要的是扩大探测范围,整整7倍。

所以呢,LIGO科学团队自信地宣布:很可能达到「几乎每天」都能探测捕获到引力波的程度——并非夸下海口。

最后也是最关键的问题:探测引力波到底有啥用?

有人说:人类发现引力波,就像寒武纪时地球生命第一次进化出了眼睛一样。探测、研究、利用引力波,让人类以全新视角探知宇宙,这将会决定人类的未来。

这就像19世纪的电磁学,一路发展——最终决定了人类文明跨越到电器时代、信息时代、智能时代一样。引力波又将人类带进怎样的神时代?目前尚且无法预见,但可以肯定的是,未来一定是革命性的。

《三体》引力波广播,有科学根据吗?

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