黑洞、引力波与宇宙学
引力波探测(LIGO)
2015年9月14日,位于美国的两座LIGO天文台捕捉到了时空中一阵微弱的震颤,这是人类史上第一次直接探测到引力波。它来自两个黑洞——各自约为太阳质量的三十倍——在十亿多光年之外螺旋相会、合并。在最后那不到一秒的瞬间,它们以引力波形式辐射出的功率,超过了可见宇宙中所有恒星发光功率的总和。
LIGO的工作方式,是把一束激光分到两条相互垂直的长臂里,每条臂长四公里,再让光弹回来比较两条路径。一道经过的波会以小到无法想象的幅度拉伸一条臂、挤压另一条臂,使激光光程发生恰好足以被记录的偏移。所需的精度,就像把测量到一颗邻近恒星的距离精确到一根头发丝的宽度,这正是为何要花数十年的工程努力才能达到。
这次探测的意义,远不止又一次证实了爱因斯坦。它开启了一种全新的观测宇宙的方式,一种完全不依赖光的方式。望远镜看到的是电磁波;引力波探测器感受的是时空的摇晃,让我们得以「听见」黑洞与中子星相撞这类几乎不发光或完全不发光的剧烈事件,并揭示宇宙中那些此前不可见的部分。
GW150914: 2 × ~30 M_sun black holes → 1 black hole + ~3 M_sun c^2 of waves
在首次探测中,约三个太阳质量的能量在不到一秒内以引力波形式逸出。
自1970年代起,双星脉冲星就提供了间接证据,但2015年才是首次直接捕捉。探测器并不「看到」图像;它们记录的是一段波形,而要在天空中定位波源,则需要多台探测器协同工作。
又称
另见