GW150914 GW150914
探 さがせ 测结
果 はて 及理论
分析 ぶんせき [a] 说明 人 ひと 类首次 じ 直接 ちょくせつ 探 さがせ 测到的 てき 引力 いんりょく 波 は 现象类型 引力 いんりょく 波 は 探 さがせ 测情况发现日 び 期 き 2015年 ねん 9月 がつ 14日 にち 信号 しんごう 持 じ 续时间6999200000000000000♠ 0.2 s信号 しんごう 频率7001350000000000000♠ 35 Hz -7002250000000000000♠ 250 Hz探 さがせ 测器LIGO 探 さがせ 测器位置 いち 美國 びくに 产生位置 いち 距离 7002410000000000000♠ 410+160 −180 Mpc 红移 6998900000000000000♠ 0.09+0.03 −0.04 引力 いんりょく 波 なみ 源 げん 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 能 のう 量 りょう 情 じょう 况峰 みね 值功率 りつ 7049360000000000000♠ 3.6× 1049 W总能量 りょう 输出 7000300000000000000♠ 3.0± 0.5 M ☉ × c 2
GW150914 是 ぜ 由 ゆかり 激 げき 光 こう 干涉 かんしょう 引力 いんりょく 波 は 天文台 てんもんだい (LIGO)于2015年 ねん 9月 がつ 14日 にち 探 さがせ 测到的 てき 引力 いんりょく 波 は 现象,是 ぜ 人 じん 类首次 じ 直接 ちょくせつ 探 さがせ 测到的 てき 引力 いんりょく 波 は 。相 あい 关探测结果 はて 由 ゆかり LIGO、處女 しょじょ 座 ざ 干涉 かんしょう 儀 ぎ (Virgo)研究 けんきゅう 团队于2016年 ねん 2月 がつ 11日 にち 共同 きょうどう 宣布 せんぷ 。这束产生于双黑 くろ 洞 ほら 的 てき 引力 いんりょく 波 は 信号 しんごう 与 あずか 广义相 しょう 对论中 ちゅう 对双 そう 黑 くろ 洞 ほら 旋近、併合 へいごう 以及併合 へいごう 后 きさき 的 てき 黑 くろ 洞 ほら 会 かい 发生衰 おとろえ 荡(英語 えいご :ringdown )的 てき 理 り 论预测相符 ふ 。同 どう 时GW150914也是人 じん 类对双 そう 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 的 てき 首 くび 度 ど 观测,展示 てんじ 了 りょう 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 系 けい 统确实存在 そんざい ,且其併合 へいごう 在 ざい 宇宙 うちゅう 的 てき 目前 もくぜん 阶段仍能发生。[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] 信號 しんごう 名稱 めいしょう GW150914 的 てき 意義 いぎ 為 ため 「重力 じゅうりょく 波 は 2015年 ねん 9月 がつ 14日 にち 」,GW是 ぜ 重力 じゅうりょく 波 は "Gravitational Wave",150914是 ぜ 發現 はつげん 日 び 期 き 。[1] [5]
对于引力 いんりょく 波 は 的 てき 实验探 さがせ 寻已经超过了50年 ねん 。其与物 ぶつ 质间的 てき 作用 さよう 十 じゅう 分 ふん 微弱 びじゃく ,以致爱因斯坦本人 ほんにん 都 と 怀疑其是否 ひ 能 のう 被 ひ 探 さがせ 测到。此次探 さがせ 测到的 てき 引力 いんりょく 波 なみ 所 しょ 造成 ぞうせい 的 てき 时空变化相 しょう 对于LIGO探 さがせ 测器的 てき 一个干涉臂而言,相当 そうとう 于头发丝的 てき 宽度之 の 于地球 ちきゅう 与太 よた 阳外最近 さいきん 恒星 こうせい 的 てき 距离。然 しか 而在併合 へいごう 最 さい 后 きさき 阶段,等 とう 价于约3倍 ばい 太 ふとし 阳质量 りょう 的 てき 能 のう 量 りょう 在 ざい 不 ふ 到 いた 1秒 びょう 的 てき 时间内 ない 以引力 りょく 波 なみ 的 てき 形式 けいしき 释出,瞬 まどか 时功率 りつ 非常 ひじょう 巨大 きょだい ,大 だい 于可 か 观测宇宙 うちゅう 中 ちゅう 所有 しょゆう 星 ぼし 体 からだ 发光功 こう 率 りつ 总和。[4] [10] [11] [12]
此次探 さがせ 测验证了广义相 しょう 对论最 さい 后 きさき 一项未被证实的理论预测,同 どう 时开启了引力 いんりょく 波 は 天文学 てんもんがく 的 てき 新 しん 纪元。引力 いんりょく 波 は 就此作 さく 为一种粒子和电磁波之外的新的探针,将 はた 被 ひ 用 よう 于探测过去 さ 未 み 能 のう 探 さがせ 测到的 てき 天体 てんたい 现象,如中子 なかご 星 ぼし 的 てき 诞生、演 えんじ 化 か 以及衰亡 すいぼう 以及宇宙 うちゅう 诞生之 の 初 はつ 的 てき 图景。[1] [13] [14] [15] [16] [17]
探 さがせ 测背景 はいけい [ 编辑 ]
产生GW150914的 てき 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 系 けい 统在其旋近 ちか 的 てき 最 さい 后 きさき 阶段、併合 へいごう 及衰荡所引起的 てき 时空弯曲的 てき 模 も 拟视频。[18]
理 り 论基础[ 编辑 ]
引力 いんりょく 波 は 最早 もはや 是 ぜ 由 ゆかり 阿 おもね 尔伯特 とく ·爱因斯坦 于1916年 ねん 基 もと 于广义相 しょう 对论 预言存在 そんざい 的 てき [19] [20] [21] 。在 ざい 广义相 しょう 对论中 ちゅう ,引力 いんりょく 被 ひ 解 かい 释为时空 发生弯曲的 てき 结果,而宇宙 うちゅう 中 ちゅう 发生的 てき 天文 てんもん 现象会 かい 引起从波源 げん 向 こう 外 そと 以光速 そく 传播的 てき 时空“涟漪”,引力 いんりょく 波 は 。不 ふ 过由于万有引力 ばんゆういんりょく 相 しょう 对于电磁作用 さよう 等 とう 其他基本 きほん 相互 そうご 作用 さよう 而言非常 ひじょう 微弱 びじゃく ,所以 ゆえん 从技术上来 らい 说,引力 いんりょく 波 は 非常 ひじょう 难以探 さがせ 测。[22] 理 り 论上,做轨道 どう 运动的 てき 系 けい 统都会 かい 向 こう 外 そと 以引力 りょく 波形 はけい 式 しき 释出能 のう 量 りょう ,但 ただし 在 ざい 绝大多数 たすう 情 じょう 况下,这样释出的 てき 能 のう 量的 りょうてき 探 さがせ 测难度 ど 远高于目前 まえ 探 さがせ 测水平 すいへい [23] 。尽 つき 管 かん 仍然十 じゅう 分 ふん 微弱 びじゃく ,双 そう 星 ほし 系 けい 统或 ある 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 旋近以及最 さい 终的併合 へいごう 是 ぜ 一种可以尝试去探测的情形。在 ざい 这些情 じょう 形 がた 中 ちゅう ,系 けい 统中的 てき 物体 ぶったい 的 てき 速度 そくど 会 かい 非常 ひじょう 大 だい ,它们质量中将 ちゅうじょう 有 ゆう 相当 そうとう 的 てき 一部分将在非常短的时间转化为能量以引力波形式释出。其中可 か 探 さがせ 测到的 てき 能 のう 量 りょう 在 ざい 目前 もくぜん 探 さがせ 测能力 のうりょく 所 しょ 能 のう 及的范围之 これ 内 ない 。[1] [4]
同 どう 时,卡尔·史 し 瓦 かわら 西 にし 以及罗伊·克 かつ 尔 等 とう 人 ひと 提出 ていしゅつ 的 てき 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 相 しょう 关理论,以及自 じ 20世 せい 纪70年代 ねんだい 发展起 おこり 来 らい 的 てき 一 いち 系列 けいれつ 有 ゆう 关黑洞 ほら 的 てき 数 すう 值计算 さん 方法 ほうほう 在 ざい 此次探 さがせ 测中也发挥了重要 じゅうよう 的 てき 作用 さよう 。[1]
LIGO的 てき 发展 [ 编辑 ]
LIGO位 い 于汉福德 ふくとく 区 く 的 てき 探 さがせ 测器的 てき 北 きた 侧干涉 かんしょう 臂 ひじ
1974年 ねん ,拉 ひしげ 塞 ふさが 尔·赫尔斯和 わ 约瑟夫 おっと ·泰 たい 勒 发现赫尔斯-泰 たい 勒脉冲双星 ぼし 在 ざい 互相公 こう 转时逐渐靠 もたれ 近 きん ,从而间接证明引力 いんりょく 波 は 的 てき 存在 そんざい [4] [24] [25] 。二人 ふたり 因 いん 此摘得 とく 1993年 ねん 的 てき 诺贝尔物理学 りがく 奖 [26] 。这项发现以及随 ずい 之 の 涌现的 てき 一系列天体物理学新的理解,令 れい 科学 かがく 家 か 认识到对于引力 いんりょく 波 は 的 てき 直接 ちょくせつ 探 さがせ 测将是 ぜ 研究 けんきゅう 相 しょう 对论性 せい 系 けい 统以及在强引 ごういん 力 りょく 场情形 がた 中 ちゅう 验证广义相 しょう 对论的 てき 一 いち 种方法 ほう [1] 。
探 さがせ 测到GW150914的 てき 激 げき 光 こう 干涉 かんしょう 引力 いんりょく 波 は 天文台 てんもんだい (LIGO)是 ぜ 由 ゆかり 加州 かしゅう 理工 りこう 学院 がくいん 的 てき 基 もと 普 ふ ·索 さく 恩 おん 及麻 あさ 省 しょう 理工 りこう 学院 がくいん 的 てき 莱纳·魏 ぎ 斯 等 とう 人 ひと 于1992年 ねん 发起的 てき 。截至2016年 ねん 2月 がつ ,全 ぜん 世界 せかい 范围内 ない 已 やめ 有 ゆう 1000余 よ 位 い 科学 かがく 家 か 参与 さんよ 了 りょう LIGO科学 かがく 合作 がっさく 项目 [27] 。在 ざい GW150914被 ひ 探 さがせ 测到时,LIGO运转着 ぎ 两架引力 いんりょく 波 は 探 さがせ 测器 :一架位于路易斯安那州利文 としふみ 斯顿 (30°33′46.42″N 90°46′27.27″W / 30.5628944°N 90.7742417°W / 30.5628944; -90.7742417 ),另一架则位于华盛顿州 的 てき 漢 かん 福德 ふくとく 區 く (46°27′18.52″N 119°24′27.56″W / 46.4551444°N 119.4076556°W / 46.4551444; -119.4076556 ),两地相 しょう 隔 へだた 7006300200000000000♠ 3002 km 。两架探 さがせ 测器的 てき 运行原理 げんり 与 あずか 迈克尔逊干涉 かんしょう 仪 相 あい 仿。它们在 ざい 2002年 ねん 至 いたり 2010年 ねん 期 き 间没有 ゆう 探 さがせ 测到任 にん 何 なん 引力 いんりょく 波 は 信号 しんごう 。随 ずい 后 きさき ,该计划进行 ぎょう 多年 たねん 的 てき 修整 しゅうせい ,两架探 さがせ 测器也得到 いた 提 つつみ 升 ます 。[28] 两架探 さがせ 测器于2015年 ねん 2月 がつ 进入工程 こうてい 模 も 式 しき [29] ,并于同年 どうねん 9月 がつ 进入第 だい 一 いち 观测阶段[30] [b] 。
在 ざい LIGO的 てき 发展和 わ 观测过程中 ちゅう ,一直存在着用以考察研究者辨识信号能力的“盲 めくら 注入 ちゅうにゅう 信号 しんごう ”。为了保障 ほしょう 这种测验的 てき 有效 ゆうこう 性 せい ,只 ただ 有 ゆう 四个科学家知道这种信号会在何时注入。相 あい 关信息 いき 在 ざい 这些信号 しんごう 经过彻底分析 ぶんせき 后 きさき 才 ざい 会 かい 告知 こくち 给研究 けんきゅう 者 しゃ [32] 。然 しか 而,在 ざい 2015年 ねん 9月 がつ 进行的 てき 探 さがせ 测中,并没有 ゆう 进行这种测验[33] 。
GW150914的 てき 探 さがせ 测 [ 编辑 ]
探 さがせ 测过程 ほど [ 编辑 ]
LIGO位 い 于汉福德 ふくとく 区 く (H1)及利文 ぶん 斯顿(L1)的 てき 两架探 さがせ 测器情 じょう 况简图:左上 ひだりうえ 为探测器大 だい 致位置 いち 及朝向 むこう ,中 ちゅう 间为探 さがせ 测器结构简图,右上 みぎうえ 为探测器应变噪声情 じょう 况。[1]
以其被 ひ 探 さがせ 测到的 てき 日 び 期 き 命名 めいめい 的 てき 引力 いんりょく 波 は 现象GW150914由 よし LIGO位 い 于汉福德 ふくとく 区 く 及利文 ぶん 斯顿的 てき 两架探 さがせ 测器于2015年 ねん 9月 がつ 14日 にち 的 てき 09:50:45(UTC)探 さがせ 测到。该信号 ごう 来 らい 自 じ 南半 みなみはん 天球 てんきゅう 。引力 いんりょく 波 なみ 源 げん 的 てき 大 だい 致方 いたしかた 向 こう 与 あずか 麦 むぎ 哲 あきら 伦云相 あい 同 どう ,但 ただし 距离要 よう 远得多 た 。[4] 该信号 ごう 持 じ 续了超 ちょう 过0.2秒 びょう ,频率在 ざい 八个周期内由35Hz へるつ 增 ぞう 至 いたり 250 Hz へるつ [1] [10] 。这个信号 しんごう 被 ひ 研究 けんきゅう 人 じん 员描述 じゅつ 为鸟的 てき “啁啾 ”[4] 。在 ざい 数 すう 据 すえ 获取的 てき 3分 ふん 钟内,研究 けんきゅう 人 じん 员采用 よう 低 てい 延 のべ 迟搜索 そうさく 方法 ほうほう 对数据 すえ 进行了 りょう 快速 かいそく 初 はつ 始 はじめ 分析 ぶんせき [10] 。这个结果首 くび 先 さき 由 ゆかり 当 とう 时身处德国 こく 的 てき 意 い 大利 おおとし 博士 はかせ 后 きさき 马可·德 とく 拉 ひしげ 戈 ほこ 发现。他 た 起 おこり 初 はつ 并不认为这个信号 しんごう 是 ぜ 真 ま 实的[32] ,而他的 てき 上司 じょうし 布 ぬの 鲁斯·埃 ほこり 伦 开始时认为该信号 しんごう 是 ぜ 个注入信 にゅうしん 号 ごう [4] 。德 とく 拉 ひしげ 戈 ほこ 将 はた 这一情况通知给了LIGO,并得到 いた 确认该信号 ごう 并非注入 ちゅうにゅう 信号 しんごう [32] 。
在 ざい 对信号 ごう 经过更 さら 为细致的统计分析 ぶんせき ,并对自 じ 9月 がつ 12日 にち 至 いたり 10月 がつ 20日 にち 中 ちゅう 16天 てん 的 てき 数 すう 据 すえ 也进行 ぎょう 分析 ぶんせき 后 きさき ,研究 けんきゅう 人 じん 员确认GW150914为真实的引力 いんりょく 波 は 现象,显著性 せい 超 ちょう 过5.1σ しぐま ,置 おけ 信 しんじ 水平 すいへい 为99.99994%[34] 。依 よ 据 すえ 理 り 论预测,引力 いんりょく 波 は 的 てき 传播速度 そくど 为光速 そく 。位 い 于利文 ぶん 斯顿的 てき 探 さがせ 测器比 ひ 位 い 于汉福德 ふくとく 区 く 的 てき 探 さがせ 测器早 はや 7毫秒发现信号 しんごう ,这与光 こう 在 ざい 两地间传播时间相同 どう 。在 ざい 被 ひ 探 さがせ 测到时,该束引力 いんりょく 波 は 应已在 ざい 宇宙 うちゅう 空 そら 间中传播超 ちょう 过了十 じゅう 亿年。[1] [10]
在 ざい GW150914被 ひ 探 さがせ 测到时,位 い 于意大利 おおとし 比 ひ 萨附近 ふきん 的 てき 處女 しょじょ 座 ざ 干涉 かんしょう 儀 ぎ (Virgo)引力 いんりょく 波 は 探 さがせ 测器处于下 か 线状态,并正进行升 ます 级。如果它处于上线状态,其灵敏 さと 度 たび 也足以发现这个信号 ごう [4] 。而位于德国 こく 汉诺威 い 附近 ふきん 的 てき GEO600 探 さがせ 测器的 てき 灵敏度 ど 可能 かのう 并不够[1] 。基 もと 于上述 じょうじゅつ 原因 げんいん ,上述 じょうじゅつ 两个探 さがせ 测器没 ぼつ 能 のう 验证LIGO的 てき 探 さがせ 测结果 はて [4] 。
波 なみ 源 げん 情 じょう 况[ 编辑 ]
对引力 りょく 波 なみ 信号 しんごう 及黑洞 ほら 併合 へいごう 的 てき 分 ぶん 阶段分析 ぶんせき [1]
依 よ 据 すえ 信号 しんごう 的 てき 幅 はば 值,该现象 ぞう 发生在 ざい 与 あずか 地球 ちきゅう 的 てき 光度 こうど 距离 约7002410000000000000♠ 410+160 −180 百 ひゃく 萬 まん 秒 びょう 差 さ 距或 ある 7001130000000000000♠ 13± 6 亿光年 こうねん 的 てき 位置 いち [1] [35] [4] ,相 あい 应的红移为6998900000000000000♠ 0.09+0.03 −0.04 ,置 おけ 信 しん 区 く 间为90%。依 よ 据 すえ 对红移 うつり 数 すう 据 すえ 的 てき 分析 ぶんせき ,该引力 りょく 波 なみ 是 ぜ 由 よし 两个质量分 ぶん 别为7001360000000000000♠ 36+5 −4 倍 ばい 太 ふとし 阳质量 りょう 和 わ 7001290000000000000♠ 29± 4倍 ばい 太 ふとし 阳质量的 りょうてき 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 放出 ほうしゅつ 的 てき ,而併合 へいごう 后 きさき 的 てき 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 质量为太阳的7001620000000000000♠ 62± 4倍 ばい 。其间减少的 てき 7000300000000000000♠ 3.0± 0.5倍 ばい 太 ふとし 阳质量的 りょうてき 能 のう 量 りょう 以引力 りょく 波形 はけい 式 しき 释出,符合 ふごう 质能等 とう 价 。引力 いんりょく 波 は 辐射的 てき 峰 みね 值功率 りつ 为3.6×1049 W,是 ぜ 可 か 观测宇宙 うちゅう 所有 しょゆう 可 か 见光源 みなもと 功 いさお 率 りつ 总和的 てき 10倍 ばい 多 おお [c] ,约为普 ひろし 朗 ろう 克 かつ 功 こう 率 りつ 的 てき 0.1%。[4] [10]
在 ざい 可 か 探 さがせ 测信号 ごう 持 じ 续的0.2秒 びょう 内 ない ,黑 くろ 洞 ほら 间相对切向 こう 速度 そくど 由 よし 光速 こうそく 的 てき 30%增 ぞう 至 いたり 60%。它们的 てき 轨道运动频率为75Hz へるつ ,约为引力 いんりょく 波 は 频率的 てき 一半 いっぱん 。由 よし 此可以得出 で ,在 ざい 两个黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 前 まえ ,它们的 てき 距离仅为350km。这一相对极小的轨道半径意味着所观测的系统只能是黑洞。已 やめ 知的 ちてき 系 けい 统中,没 ぼつ 有 ゆう 其他系 けい 统的质量能 のう 够让其在併合 へいごう 前 ぜん 以如此小的 てき 半径 はんけい 做轨道 どう 运动。黑 くろ 洞 ほら -中子 なかご 星 ぼし 的 てき 轨道运动频率在 ざい 併合 へいごう 前 まえ 会 かい 更 さら 低 ひく 。已 やめ 观测到的 てき 中子 なかご 星 ぼし 中 ちゅう ,质量最大 さいだい 的 てき 中子 なかご 星 ぼし 的 てき 质量为太阳2倍 ばい 。稳定中子 なかご 星 ぼし 的 てき 质量上限 じょうげん 为3倍 ばい 太 ふとし 阳质量 りょう ,因 いん 而中子 なかご 星 ぼし 对的质量并不足 ふそく 以形成 けいせい GW150914中 ちゅう 的 てき 併合 へいごう 情 じょう 形 がた ,除 じょ 非 ひ 它们是 ぜ 夸克星 ぼし 这样的 てき 怪 かい 异天体 たい 。[1] [10] [35]
引力 いんりょく 波 は 在高 ありだか 峰 ほう 后 きさき 衰 おとろえ 减振荡,黑 くろ 洞 ほら 也随之 の 进入併合 へいごう 的 てき 最 さい 终阶段 だん 。尽 つき 管 かん 后 きさき 牛 うし 顿力学 がく 近似 きんじ 方法 ほうほう 已 やめ 经可以给出 で 旋近运动的 てき 较为完 かん 善 ぜん 的 てき 描述,但 ただし 强引 ごういん 力 りょく 场併合 へいごう 阶段只 ただ 能 のう 通 どおり 过大尺度 しゃくど 相 あい 对论数 すう 值模拟得 え 到 いた 普遍 ふへん 解 かい 。[1]
併合 へいごう 后 きさき 得 え 到 いた 的 てき 黑 くろ 洞 ほら 是 ぜ 一 いち 个转动的 てき 克 かつ 尔黑洞 ほら 。其自转参数 すう 为0.67,即 そく 其角 きかく 动量为对应于质量的 てき 最大 さいだい 取 と 值的2/3。[10] [36]
发生位置 いち [ 编辑 ]
引力 いんりょく 波 は 探 さがせ 测器是 ぜ 全 ぜん 天 てん 监测器 き ,并不能 ふのう 解析 かいせき 出 で 信号 しんごう 的 てき 空 そら 间信息 いき 。引力 いんりょく 波 は 产生的 てき 位置 いち 的 てき 重 じゅう 建 けん 需要 じゅよう 一个探测器网络。由 よし 于只有 ゆう LIGO的 てき 两个探 さがせ 测器探 さがせ 测到该信号 ごう ,因 いん 而GW150914的 てき 引力 いんりょく 波 なみ 源 げん 只 ただ 能 のう 被 ひ 确定处于一 いち 个環 たまき 形 がた 区域 くいき 内 ない 。这是由 よし 对7000690000000000000♠ 6.9+0.5 −0.4 ms的 てき 时间延 のべ 迟进行 ぎょう 分析 ぶんせき 得 え 到 いた 的 てき ,同 どう 时还要 よう 考 こう 虑两个探测器间的幅 はば 值以及相位 い 的 てき 一致 いっち 性 せい 。通 つう 过这一分析可以得到大小约为140 deg2 (50%概 がい 率 りつ )或 ある 590 deg2 (90%概 がい 率 りつ )的 てき 可 か 信 しん 区域 くいき 。[35]
同 どう 时段相 しょう 关探测[ 编辑 ]
研究 けんきゅう 人 じん 员对于估计引力 りょく 波 なみ 产生的 てき 发生区域 くいき 附近 ふきん 与 あずか 引力 いんりょく 波 は 同 どう 时产生 せい 的 てき 无线电波、红外、可 か 见光、X射 い 线、γ がんま 射 い 线等波 は 段 だん 的 てき 电磁波 は 以及中 ちゅう 微 ほろ 子 こ 进行了 りょう 后 きさき 续探测[35] 。
中 ちゅう 微 ほろ 子 こ [ 编辑 ]
对于中 ちゅう 微 ほろ 子 こ 的 てき 探 さがせ 寻是由 ゆかり ANTARES 探 さがせ 测器及IceCube微 ほろ 中子 なかご 觀測 かんそく 站 合作 がっさく 进行的 てき 。ANTARES探 さがせ 测器在 ざい GW150914前 ぜん 后 きさき 500秒 びょう 内 ない 没 ぼつ 有 ゆう 探 さがせ 测到可能 かのう 的 てき 目 め 标中微 ほろ 子 こ ,IceCube观测站则探 さがせ 测到了 りょう 3个:一个是在南半天球找到的,另外两个则在北半 きたはん 天球 てんきゅう 。这与背景 はいけい 探 さがせ 测层次 じ 的 てき 预期相 しょう 符 ふ 。但 ただし 这三个中微子中并没有一个产生于併合现象发生的90%置 おけ 信 しんじ 区域 くいき 内 ない 。[37]
伽 とぎ 马射线暴[ 编辑 ]
费米伽 とぎ 玛射线空间望远镜 的 てき 伽 とぎ 马射线暴 监视系 けい 统在GW150914被 ひ 检测到0.4秒 びょう 后 きさき 于其预估发生区域 くいき 附近 ふきん 检测到一个强度约为6985801088243500000♠ 50 keV的 まと 弱 じゃく 伽 とぎ 马射线暴。相 あい 关研究 けんきゅう 人 じん 员人员认为二者 しゃ 存在 そんざい 相 しょう 关性,误报率 りつ 为0.0022。如果二者确实相关的话,那 な 么GW150914发生位置 いち 的 てき 90%信 しん 度 ど 区域 くいき 大小 だいしょう 则可降 くだ 至 いたり 7002199000000000000♠ 199 deg2 。[38] 依 よ 据 すえ 国 くに 际伽玛射线天体 てんたい 物理 ぶつり 实验室 しつ 的 てき 全 ぜん 天 てん 反 はん 符合 ふごう 屏 へい 蔽光谱仪的 てき 观测结果,以伽马射线及硬 かた X射 い 线形式 しき 释出的 てき 能 のう 量 りょう 不 ふ 到 いた 以引力 りょく 波形 はけい 式 しき 释出的 てき 百 ひゃく 万 まん 分 ふん 之 の 一 いち 。这一上限 じょうげん 一定程度上排除了引力波与伽马射线暴之间的相关性。[39]
依 よ 据 すえ 目前 もくぜん 对于黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 的 てき 研究 けんきゅう ,在 ざい 产生GW150914的 てき 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 产生引力 いんりょく 波 は 时可能 かのう 确实不 ふ 会同 かいどう 时产生 せい 伽 とぎ 马射线暴,因 いん 为恒星 ぼし 质量双 そう 黑 くろ 洞 ほら 并不具有 ぐゆう 吸积盘 。哈佛大学 だいがく 教授 きょうじゅ 亚伯拉 ひしげ 罕·勒布 则试图通过另一种方式解释此次现象,以解释伽马射线暴的 てき 产生。他 た 认为伽 とぎ 马射线暴的 てき 产生可能 かのう 是 ぜ 由 よし 于此次 じ 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 发生在 ざい 体 からだ 量 りょう 更 さら 大 だい 的 てき 母 はは 星 ぼし 中 ちゅう 。一 いち 个高速 そく 自 じ 转大质量恒星 こうせい 在 ざい 其坍缩时所 しょ 产生的 てき 离心力 りょく 所 しょ 产生的 てき 旋转轴会令 れい 其变形 がた 为哑铃型,进而分裂 ぶんれつ 为双黑 くろ 洞 ほら 。在 ざい 这颗恒星 こうせい 坍缩过程的 てき 末尾 まつび 会 かい 触 さわ 发伽马射线暴。而之所以 ゆえん 会 かい 存在 そんざい 0.4秒 びょう 的 てき 延 のべ 迟则是 ぜ 因 いん 为伽马射线暴在 ざい 恒星 こうせい 星 ほし 体 たい 中 ちゅう 的 てき 传播速度 そくど 较引力 りょく 波 なみ 传播速度 そくど 稍 やや 慢。[40] [41] [42] [43]
其他波 は 段 だん 电磁波 は [ 编辑 ]
雨 あめ 燕 つばめ 卫星在 ざい 引力 いんりょく 波 は 被 ひ 探 さがせ 测到两天后 きさき 对临近 きん 估计位置 いち 的 てき 星 ほし 系 けい 进行了 りょう 观测,并没有 ゆう 探 さがせ 测到可 か 见光、紫 むらさき 外 がい 线以及X射 い 线波段 だん 的 てき 电磁波 は [44] 。
结果发表 [ 编辑 ]
2016年 ねん 2月 がつ 11日 にち ,LIGO的 てき 执行主任 しゅにん 大 だい 卫·莱兹与 あずか 加布里 かふり 埃 ほこり 拉 ひしげ ·冈萨雷 かみなり 斯 、莱纳·魏 ぎ 斯 以及基 もと 普 ふ ·索 さく 恩 おん 等 とう LIGO委 い 员会成 なり 员,和 わ NSF 的 てき 主管 しゅかん 弗 どる 朗 ろう 丝·柯多瓦 かわら 于华盛顿特区 く 举行的 てき 新 しん 闻发布 ぬの 会 かい 上 じょう 宣布 せんぷ 了 りょう 探 さがせ 测结果 はて [4] [6] 。同日 どうじつ ,巴里 ぱり ·巴里 ぱり 什在位 ざいい 于瑞士 し 日内 ひない 瓦 かわら 的 てき 欧 おう 洲 しゅう 核 かく 子 こ 研究 けんきゅう 中心 ちゅうしん 总部向 こう 物理 ぶつり 学界 がっかい 宣 せん 讲了这一发现[45] 。
在 ざい 结果正式 せいしき 宣布 せんぷ 前 ぜん 即 そく 有 ゆう 引力 いんりょく 波 は 被 ひ 探 さがせ 测到的 てき 传闻。这些传闻来 らい 源 げん 自 じ 劳伦斯·克 かつ 劳斯 于2015年 ねん 9月 がつ 25日 にち 发表的 てき 推文 [33] 。有 ゆう 关探测结果 はて 的 てき 论文同日 どうじつ 发表于该周 しゅう 的 てき 《物理 ぶつり 评论快 かい 报 》[1] ,而有关探测结果 はて 的 てき 进一步分析的论文则随后很快发表在《天文 てんもん 物理 ぶつり 期 き 刊 かん 》[14] 等 とう 期 き 刊 かん 中 ちゅう [4] ,或 ある 者 もの 立 たて 即 そく 以预印本 ほん 形式 けいしき 发表[46] 。
公認 こうにん 與 あずか 獎賞[ 编辑 ]
2016年 ねん 5月 がつ ,全體 ぜんたい 研究 けんきゅう 團 だん 隊 たい ,特別 とくべつ 是 ぜ 計畫 けいかく 創始 そうし 者 しゃ 朗 ろう 納 おさめ ·德 とく 瑞 みず 福 ぶく 、基 もと 普 ふ ·索 さく 恩 おん 、萊納·魏 ぎ 斯 ,由 ゆかり 於探測 たんそく 到 いた 引力 いんりょく 波 は ,共同 きょうどう 榮 さかえ 獲 え 基礎 きそ 物理 ぶつり 學 がく 特別 とくべつ 突破 とっぱ 獎與 あずか 獎金3百 ひゃく 萬 まん 美 び 金 きん 。[47] 他 た 們還獲得 かくとく 了 りょう 格 かく 魯柏宇宙 うちゅう 獎 。[48]
对基础物理学 りがく 的 てき 影 かげ 响 [ 编辑 ]
对于产生GW150914的 てき 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 附近 ふきん 的 てき 观察者 しゃ 在 ざい 系 けい 统旋近 ちか 最 さい 后 きさき 阶段、併合 へいごう 以及衰 おとろえ 荡时所 しょ 观察到的 てき 景 けい 象 ぞう 的 てき 计算机 つくえ 模 も 拟。由 よし 于极端 はし 的 てき 引力 いんりょく 透 とおる 镜效 こう 应,黑 くろ 洞 ほら 后 きさき 的 てき 星空 ほしぞら 景 けい 象 ぞう 会 かい 随 ずい 着 ぎ 时空弯曲也产生 せい 相当 そうとう 大 だい 的 てき 扭曲,并且看 み 起 おこり 来 らい 像 ぞう 是 ぜ 在 ざい 旋转、移 うつり 动。[18]
强引 ごういん 力 りょく 场中广义相 しょう 对论的 てき 验证[ 编辑 ]
併合 へいごう 后 きさき 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 基本 きほん 性 せい 质,质量与 あずか 自 じ 转,及併合 へいごう 前 まえ 的 てき 两个黑 くろ 洞 ほら 的 てき 情 じょう 况与广义相 しょう 对论的 てき 理 り 论预测相符 ふ 。这是首 くび 次 じ 在 ざい 强引 ごういん 力 りょく 场中对广义相对论进行实验验证 ,没 ぼつ 有 ゆう 出 で 现违背 せ 广义相 しょう 对论理 り 论预测的探 さがせ 测数据 すえ 。[13] [1]
然 しか 而此次 じ 探 さがせ 测到的 てき 信号 しんごう 并不能 ふのう 用 よう 来 らい 研究 けんきゅう 更 さら 为复杂的广义相 しょう 对论相互 そうご 作用 さよう ,例 れい 如从引力 いんりょく 波 は 间相互 そうご 作用 さよう 中 ちゅう 产生的 てき 尾 お 波 は 以及弯曲的 てき 时空背景 はいけい 。这个信号 しんごう 尽 つき 管 かん 相 しょう 对较强 きょう ,但 ただし 仍远弱 じゃく 于双脉冲星 ほし 系 けい 统产生 せい 的 てき 信号 しんごう 。探索 たんさく 引力 いんりょく 波 は 间错综复杂的相互 そうご 作用 さよう 以及改 あらため 进对广义相 しょう 对论偏差 へんさ 的 てき 约束需要 じゅよう 更 さら 为灵敏 さとし 的 てき 探 さがせ 测器以及强度 きょうど 更 さら 大 だい 的 てき 信号 しんごう 。[13]
降 くだ 低 てい 引力 いんりょく 子 こ 质量上限 じょうげん [ 编辑 ]
依 よ 据 すえ 广义相 しょう 对论的 てき 理 り 论预测,引力 いんりょく 波 は 的 てき 传播速度 そくど (vg )与 あずか 光速 こうそく (c )相等 そうとう 。基 もと 于这一 いち 关系,量子 りょうし 引力 いんりょく 理 り 论中引力 いんりょく 子 こ 的 まと 性 せい 质的一些参数则可以被确定。引力 いんりょく 子 こ 是 ぜ 量子 りょうし 引力 いんりょく 理 り 论中一 いち 种的假想 かそう 基本 きほん 粒子 りゅうし ,是 ぜ 引力 いんりょく 的 てき 载力子 こ 。由 よし 于引力作 りきさく 用 よう 范围无穷大 だい ,因 いん 而其质量为零[d] 。如果引力 いんりょく 子 こ 质量非 ひ 零 れい ,那 な 么引力 りょく 波 なみ 的 てき 传播速度 そくど 就会比 ひ 光速 こうそく 小 しょう ,且频率 りつ (ƒ )较低的 てき 引力 いんりょく 波 は 的 てき 传播得 とく 会 かい 比 ひ 频率较高的 てき 引力 いんりょく 波 は 慢,进一步出现引力波的色 いろ 散 ち 现象。[13] 此次观测到的 てき 引力 いんりょく 波 は 并没有 ゆう 发生色 しょく 散 ち [13] [36] 。依 よ 据 すえ 旋近阶段的 てき 观测结果,引力 いんりょく 子 こ 的 てき 质量上限 じょうげん 被 ひ 降 くだ 低 てい 至 いたり 6942216000000000000♠ 2.16× 10−58 kg ,约为6978120000000000000♠ 1.2× 10−22 eV /c 2 。对应的 てき 康 かん 普 ひろし 顿波长 (λ らむだ g )大 だい 于7016100000000000000♠ 1× 1013 km ,约为1光年 こうねん 。[1] [13] 依 よ 据 すえ 观测到的 てき 频率下限 かげん 7001350000000000000♠ 35 Hz ,1-vg /c 则可确定约为6981399999999999999♠ 4× 10−19 [e] 。这一结果可以用来确定vg 的 てき 下限 かげん 。[13]
对天文学 ぶんがく 的 てき 影 かげ 响 [ 编辑 ]
有 ゆう 关恒星 ぼし 演 えんじ 化 か 及双星 ほし 系 けい 统的结果[ 编辑 ]
併合 へいごう 前 まえ 的 てき 两个黑 くろ 洞 ほら 的 てき 质量带来有 ゆう 关恒星 こうせい 演 えんじ 化 か 的 てき 新 しん 信 しん 息 いき 。依 よ 据 すえ X射 い 线联星 ぼし 探 さがせ 测结果 はて ,两个黑 くろ 洞 ほら 的 てき 质量都 と 远大于之前 まえ 所 しょ 发现的 てき 恆星 こうせい 黑 くろ 洞 ほら 。这意味 いみ 着 ぎ 来 らい 自 じ 它们前身 ぜんしん 星 ぼし 的 てき 星 ほし 风相 あい 对较弱 じゃく ,因 いん 而其金屬 きんぞく 量 りょう ,即 そく 氢、氦外元素 げんそ 质量占 うらない 比 ひ ,不 ふ 到 いた 太 ふと 阳的一半 いっぱん 。[14]
併合 へいごう 前 ぜん 黑 くろ 洞 ほら 为双星 ほし 系 けい 统的情 じょう 况,以及这个系 けい 统能够在宇宙 うちゅう 寿命 じゅみょう 内 ない 完成 かんせい 併合 へいごう ,对取决于双 そう 黑 くろ 洞 ほら 系 けい 统形成 けいせい 情 じょう 况的双 そう 星 ほし 演 えんじ 化 か 或 ある 恆星 こうせい 動力 どうりょく 學 がく 情 じょう 况构成 なり 约束。恒星 こうせい 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 初 はつ 始 はじめ 冲击 ,即 そく 黑 くろ 洞 ほら 在 ざい 其从II型 がた 超新星 ちょうしんせい 产生时所获取的 てき 速度 そくど ,并不总是很高,否 いや 则形成 けいせい 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 超新星 ちょうしんせい 联星会 かい 发生瓦解 がかい 。球状 きゅうじょう 星 ぼし 团中 なか 的 てき 黑 くろ 洞 ほら 的 てき 速度 そくど 会 かい 超 ちょう 过星团的逃逸速度 そくど ,然 しか 后 きさき 由 よし 于动力学 りきがく 相互 そうご 作用 さよう 不 ふ 再 さい 形成 けいせい 双 そう 星 ほし 。[14]
併合 へいごう 现象的 てき 发现提 ひさげ 高 だか 了 りょう 这种现象的 てき 发生比例 ひれい 下限 かげん ,此前有 ゆう 关的理 り 论模型 がた 给出的 てき 比例 ひれい 值小于7000100000000000000♠ 1 Gpc-3 yr-1 [1] [14] 。由 よし 对此次 じ 的 てき 探 さがせ 测结果 はて 的 てき 分析 ぶんせき 可 か 以得到 いた 类似于GW150914的 てき 现象的 てき 发生比例 ひれい 在 ざい ~140 Gpc-3 yr-1 至 いたり 7001170000000000000♠ 17+39 −13 Gpc-3 yr-1 之 これ 间[8] 。
引力 いんりょく 波 は 在 ざい 之 の 后 きさき 的 てき 宇宙 うちゅう 学 がく 观测中 ちゅう 的 てき 应用[ 编辑 ]
GW150914的 てき 探 さがせ 测开启了引力 いんりょく 波 は 天文学 てんもんがく 的 てき 新 しん 纪元。在 ざい 此次探 さがせ 测前,天体 てんたい 物理 ぶつり 学 がく 家 か 以及宇宙 うちゅう 学 がく 家 か 的 てき 对于天体 てんたい 的 てき 观测基 もと 于可见光、X射 い 线、微 ほろ 波 なみ 与 あずか 无线电波这样的 てき 电磁辐射以及宇宙 うちゅう 射 しゃ 线 、星 ほし 风以及中微 ほろ 子 こ 这样的 てき 粒子 りゅうし 。这些手段 しゅだん 具 ぐ 有明 ありあけ 显的局限 きょくげん 性 せい 。许多物 ぶつ 质都不能 ふのう 放出 ほうしゅつ 辐射,而这些辐射 い 在 ざい 传播过程中也 ちゅうや 会 かい 受到其他系 けい 统的阻碍 そがい :星 ほし 系 けい 以及星 ぼし 云 うん 可能 かのう 吸收 きゅうしゅう 或 ある 改 あらため 变它们内部 ぶ 或 ある 进入其内部 ないぶ 的 てき 光 ひかり 。而对于致密星 ぼし 与 あずか 部分 ぶぶん 的 てき 奇特 きとく 星 ぼし 这样的 てき 天体 てんたい ,它们可能 かのう 包含 ほうがん 不 ふ 参与 さんよ 电磁相互 そうご 作用 さよう 的 てき 物 ぶつ 质,除 じょ 了 りょう 通 どおり 过引力 りょく 作用 さよう 外 がい 可能 かのう 并没有能 ゆうのう 探 さがせ 测到它们的 てき 手段 しゅだん 。[49] [50]
对于由 よし 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 产生的 てき 引力 いんりょく 波 は 的 てき 波形 はけい 及幅值的测量可 か 以用来 らい 精 せい 确确定 てい 该现象 ぞう 发生位置 いち 与 あずか 地球 ちきゅう 间的距离。随 ずい 着 ぎ 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 观测数 すう 据 すえ 的 てき 累 るい 积,物理 ぶつり 学 がく 家 か 可 か 以更为精准 じゅん 地 ち 描述宇宙 うちゅう 膨胀及影响该过程的 てき 暗 くら 能 のう 量 りょう 的 まと 性 せい 质。[51] [52]
早期 そうき 宇宙 うちゅう 存在 そんざい 一 いち 个内部 ないぶ 能 のう 量 りょう 非常 ひじょう 高 だか 的 てき 时代 。这个时期的 てき 宇宙 うちゅう 中 ちゅう 的 てき 物 ぶつ 质大多 た 以离子 こ 态的形式 けいしき 存在 そんざい ,其中的 てき 光子 こうし 会 かい 受到自由 じゆう 电子的 てき 散 ち 射 い ,因 いん 而这个时期 き 的 てき 宇宙 うちゅう 并不像 ぞう 目前 もくぜん 这样“透明 とうめい ”。[53]
人 ひと 类在掌握 しょうあく 直接 ちょくせつ 探 さがせ 测引力 りょく 波 なみ 的 てき 能力 のうりょく 后 きさき 就可以将它作为天体 てんたい 探 さがせ 测的新 しん 手段 しゅだん 。相 あい 对于光 こう 而言,引力 いんりょく 波 は 在 ざい 时空中 ちゅう 传播所 しょ 受到的 てき 阻碍 そがい 较少,而不发光的 てき 物 ぶつ 质却依然 いぜん 具有 ぐゆう 引力 いんりょく 作用 さよう 。早期 そうき 宇宙 うちゅう 的 てき 不透明 ふとうめい 性 せい 似 に 乎并不 ふ 会 かい 对于那 な 时产生 せい 的 てき 引力 いんりょく 波 は 造成 ぞうせい 太 ふと 大 だい 的 てき 影 かげ 响。如果这些引力 いんりょく 波 は 能 のう 被 ひ 探 さがせ 测到的 てき 话,那 な 么它们将提供 ていきょう 一个观测宇宙产生之初的图景的一个视角。同 どう 时,那 な 些不会 かい 产生光 こう 等 とう 电磁辐射或 ある 者 もの 会 かい 造成 ぞうせい 光 こう 过度扭曲的 てき 天文 てんもん 现象,如黑洞 ほら 併合 へいごう 等 とう ,在 ざい 发生时也会 かい 产生引力 いんりょく 波 は 。对于引力 いんりょく 波 は 的 てき 直接 ちょくせつ 观测可 か 以实现对于这些目前 まえ 尚 なお 不可 ふか 观测的 てき 天文 てんもん 现象的 てき 观测。[1] [13] [14] [15] [16]
进一步的引力波探测 [ 编辑 ]
激 げき 光 こう 干涉 かんしょう 空間 くうかん 天 てん 線 せん 開 ひらき 路 ろ 者 しゃ 號 ごう 模型 もけい 图
GW150914具有 ぐゆう 较高的 てき 显著性 せい :在 ざい 误差率 りつ 为8%时,一个世纪中显著性大于GW150914的 てき 探 さがせ 测结果 はて 将 はた 非常 ひじょう 罕见。尽 つき 管 かん 如此,此次探 さがせ 测仍被 ひ 推测是 ぜ 经过改 あらため 进的LIGO探 さがせ 测器在 ざい 其运行 ぎょう 第 だい 一年中所能得到的探测结果中的第一个。2016年 ねん 6月 がつ 15日 にち ,LIGO團 だん 隊 たい 宣布 せんぷ ,第 だい 二 に 次 じ 直接 ちょくせつ 探測 たんそく 到 いた 重力 じゅうりょく 波 は 。[54] 預 あずか 計 けい 未來 みらい 每年 まいとし 将 しょう 会 かい 有 ゆう 5个GW150914这样的 てき 黑 くろ 洞 ほら 併合 へいごう 现象以及40个双星 ぼし 併合 へいごう 现象被 ひ 探 さがせ 测到。除 じょ 此之外 がい ,还有尚 なお 不知 ふち 道 どう 具体 ぐたい 数量 すうりょう 的 てき 其他引力 いんりょく 波 なみ 源 げん 也将被 ひ 探 さがせ 测到,其中的 てき 一些可能是目前的理论尚未预测到的。[5] 在 ざい 将 しょう 信 しん 噪比提 ひさげ 高 だか 两倍,并将体 たい 积扩大 だい 后 きさき ,类似GW150914的 てき 现象被 ひ 发现概 がい 率 りつ 可 か 以大幅 おおはば 增 ぞう 长。此外,经过提 ひさげ 升 ます 的 てき 處女 しょじょ 座 ざ 干涉 かんしょう 儀 ぎ (Virgo)探 さがせ 测器,KAGRA ,以及位 い 于印度 ど 的 てき LIGO第 だい 三个探测器将改善探测器网络建设情况,并改善 かいぜん 位置 いち 信 しん 息 いき 重 じゅう 建 けん 以及信号 しんごう 源 げん 参 さん 数 すう 的 てき 估计情 じょう 况。[1] 耗资十 じゅう 余 あまり 亿美元 もと 的 てき 爱因斯坦望 もち 远镜 也将于21世 せい 纪20年代 ねんだい 后 きさき 期 き 正式 せいしき 投入 とうにゅう 运行[55] 。
已 やめ 预定发射的 てき 激 げき 光 こう 干涉 かんしょう 空 そら 间天线 (eLISA)可 か 以在宇宙 うちゅう 空 そら 间中探 さがせ 测引力 りょく 波 は 。像 ぞう 产生GW150914的 てき 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 这样的 てき 大 だい 质量双 そう 星 ほし 系 けい 统在其併合 へいごう 前 まえ 1000年 ねん 的 てき 演 えんじ 化 か 过程中 ちゅう 所 しょ 放出 ほうしゅつ 的 てき 引力 いんりょく 波 は 在 ざい eLISA感知 かんち 范围内 ない 。如果它们与地球 ちきゅう 的 てき 距离在 ざい 10百 ひゃく 萬 まん 秒 びょう 差 さ 距内,那 な 么它们将是 ぜ 一种前所未知的引力波源。[14] eLISA的 てき 先 さき 导卫星 ぼし ,激 げき 光 こう 干涉 かんしょう 空間 くうかん 天 てん 線 せん 開 ひらき 路 ろ 者 しゃ 號 ごう ,已 やめ 于2015年 ねん 12月升 ます 空 むなし [55] 。
原初 げんしょ 黑 くろ 洞 ほら [ 编辑 ]
經過 けいか 詳細 しょうさい 分析 ぶんせき 數 すう 據 よりどころ ,學者 がくしゃ 估算,這事件 じけん 所 しょ 涉 わたる 及到的 てき 兩個 りゃんこ 黑 くろ 洞 ほら ,其質量 りょう 皆 みな 大 だい 於25個 こ 太陽 たいよう 質量 しつりょう ,大 だい 於通常 つうじょう 由 よし 恆星 こうせい 滅亡 めつぼう 產 さん 生 せい 的 てき 一般 いっぱん 黑 くろ 洞 ほら ,因 いん 此,學者 がくしゃ 推測 すいそく LIGO很可能 かのう 探測 たんそく 到 いた 由 ゆかり 暗 くら 物質 ぶっしつ 形成 けいせい 的 てき 原初 げんしょ 黑 くろ 洞 ほら 。[56] [57]
參 まいり 見 み [ 编辑 ]
注 ちゅう 释[ 编辑 ]
^ GW150914是 ぜ 由 よし LIGO位 い 于汉福德 ふくとく (H1)及利文 としふみ 斯顿 (L1)的 てき 两架干涉 かんしょう 仪于2015年 ねん 9月 がつ 14日 にち 探 さがせ 测到的 てき 。图中的 てき 时间相 しょう 对于该日的 てき 09:50:45(UTC)。第 だい 一行的两幅图为两架干涉仪的实验探测曲线。第 だい 二行的两幅图中的实线为利用从GW150914探 さがせ 测结果 はて 中 ちゅう 获取的 てき 参 まいり 数 すう 对系统进行 ぎょう 相 しょう 对论数 かず 值计算 さん 而得的 てき 曲 きょく 线,深 ふか 灰 ばい 线为利用 りよう 双 そう 黑 くろ 洞 ほら 模型 もけい 的 てき 拟合 结果,浅 あさ 灰 ばい 线为利用 りよう 正弦 せいげん 高 だか 斯波 しば 包 つつみ 进行线性叠加的 てき 拟合结果;这些曲 きょく 线的交叠度 ど 达到94%。第 だい 三 さん 行 ぎょう 的 てき 两幅图为实验曲 きょく 线减去相 しょう 对论数 すう 值计算 さん 曲 きょく 线后的 てき 残 ざん 值情况。最下 さいか 一行的两幅图为探测结果的时间-频率表示 ひょうじ ,展示 てんじ 了 りょう 信号 しんごう 频率随 ずい 时间的 てき 变化情 じょう 况。[1]
^ 两架探 さがせ 测器实际上 じょう 在 ざい 9月 がつ 18日 にち 才 ざい 正式 せいしき 开始用 よう 于科学 かがく 研究 けんきゅう 。也就是 ぜ 说,在 ざい GW150914被 ひ 探 さがせ 测到时,两架探 さがせ 测器还处于工程 こうてい 模 も 式 しき 。[31]
^ 依 よ 据 すえ 基 もと 普 ふ ·索 さく 恩 おん 的 てき 意 い 见是50倍 ばい 多 た 。[11]
^ 规范玻色子 こ 的 てき 质量越 えつ 大 だい ,其所对应的 てき 相互 そうご 作用 さよう 的 てき 作用 さよう 也就越 えつ 短 たん ,反 たん 之 の 亦 また 然 しか 。例 れい 如,光 ひかり 可 か 以传播无限 げん 远,对应的 てき 光子 こうし 的 てき 质量即 そく 为零。如果引力 いんりょく 子 こ 确实是 ぜ 有 ゆう 关引力 りょく 场的量子 りょうし 理 り 论中的 てき 规范玻色子 こ ,那 な 么由于引力作 りきさく 用 よう 范围无穷大 だい ,目前 もくぜん 仍是假想 かそう 模型 もけい 的 てき 引力 いんりょく 子 こ 的 てき 质量就应该为零 れい 。
^ 基 もと 于
v
g
2
/
c
2
=
1
−
c
2
λ らむだ
g
2
f
2
{\displaystyle v_{g}^{2}/c^{2}=1-{\tfrac {c^{2}}{\lambda _{g}^{2}f^{2}}}}
。[13]
参考 さんこう 文献 ぶんけん [ 编辑 ]
^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 Abbott, B. P.; et al. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration). Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger . Physical Review Letters. 2016, 116 : 061102 [2016-02-11 ] . doi:10.1103/PhysRevLett.116.061102 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2019-10-25) (英 えい 语) .
^ Overbye, D. Physicists Detect Gravitational Waves, Proving Einstein Right . New York Times. 2016-02-12 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ Clark, S. Gravitational waves: scientists announce 'we did it!' – live . The Guardian. 2016-02-11 [2016-02-11 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 Castelvecchi, D.; Witze, W. Einstein's gravitational waves found at last . Nature News. 2016-02-11 [2016-02-11 ] . doi:10.1038/nature.2016.19361 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ 5.0 5.1 5.2 Naeye, R. Gravitational Wave Detection Heralds New Era of Science . Sky and Telescope. 2016-02-11 [2016-02-11 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-12) (英 えい 语) .
^ 6.0 6.1 Gravitational waves from black holes detected . BBC News. 2016-02-11 [2016-02-11 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ Gravitational waves exist here: how scientists finally found them . New Yorker. [2016-02-11 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ 8.0 8.1 Abbott, B. P.; et al. The Rate of Binary Black Hole Mergers inferred from Advanced LIGO Observations surrounding GW150914 . LIGO Document Control Center Portal. 2016-02-10 [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ The first measurement of a black hole merger and what it means . LIGO Scientific Collaboration. [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ 10.0 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 Observation Of Gravitational Waves From A Binary Black Hole Merger (PDF) . LIGO. 2016-02-11 [2016-02-11 ] . (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ 11.0 11.1 Harwood, W. Einstein was right: Scientists detect gravitational waves in breakthrough . CBS News. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-12) (英 えい 语) .
^ Drake, N. Found! Gravitational Waves, or a Wrinkle in Spacetime . National Geographic News. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-12) (英 えい 语) .
^ 13.0 13.1 13.2 13.3 13.4 13.5 13.6 13.7 13.8 Abbott, B. P.; et al. Tests of general relativity with GW150914 (PDF) . LIGO Document Control Center Portal. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 14.5 14.6 Abbott, B. P.; et al. Astrophysical implications of the binary black-hole merger GW150914 . The Astrophysical Journal. 2016, 818 (2): L22 [2016-02-12 ] . doi:10.3847/2041-8205/818/2/L22 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2017-02-26) (英 えい 语) .
^ 15.0 15.1 Hendry, M. How we made the gravitational wave discovery . CNN. [2016-02-17 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-03-06) (英 えい 语) .
^ 16.0 16.1 Ghosh, P. Einstein's gravitational waves 'seen' from black holes . BBC. [2016-02-17 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-02-12) (英 えい 语) .
^ Hanna, C. What happens when LIGO texts you to say it’s detected one of Einstein’s predicted gravitational waves . National Post. 2016-02-11 [2016-02-14 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ 18.0 18.1 GW150914: LIGO Detects Gravitational Wave . SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) project. [2016-02-15 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ Einstein, A. Näherungsweise Integration der Feldgleichungen der Gravitation . Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. 1916, part 1 : 688–696 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-01-15) (德 とく 语) .
^ Einstein, A. Über Gravitationswellen . Sitzungsberichte der Königlich Preussischen Akademie der Wissenschaften Berlin. 1918, part 1 : 154–167 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-01-15) (德 とく 语) .
^ Einstein, A. Die Grundlage der allgemeinen Relativitätstheorie . Annalen der Physik. 1916, 49 : 769–822 [2016-02-14 ] . Bibcode:1916AnP...354..769E . doi:10.1002/andp.19163540702 . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2006-08-29) (德 とく 语) .
^ Blum, A.; Lalli, R.; Renn, J. The long road towards evidence . Max Planck Society. 2016-02-12 [2016-02-15 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2018-06-24) (英 えい 语) .
^ Schutz, Bernard. 9. Gravitational radiation. A First Course in General Relativity 2nd Edition. Cambridge University Press. 2009-05-31: 234 , 241. ISBN 0-521-88705-4 (英 えい 语) .
^ Weisberg, J. M.; Taylor, J. H.; Fowler, L. A. Gravitational waves from an orbiting pulsar . Scientific American. 1981, 245 : 74–82. Bibcode:1981SciAm.245...74W . doi:10.1038/scientificamerican1081-74 (英 えい 语) .
^ Weisberg, J. M.; Nice, D. J.; Taylor, J. H. Timing Measurements of the Relativistic Binary Pulsar PSR B1913+16. Astrophysical Journal. 2010, 722 : 1030–1034. Bibcode:2010ApJ...722.1030W . arXiv:1011.0718v1 . doi:10.1088/0004-637X/722/2/1030 (英 えい 语) .
^ The Nobel Prize in Physics 1993 . Nobelprize.org. [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-01-25) (英 えい 语) .
^ LSC/Virgo Census . myLIGO. [2016-02-14 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2014-05-05) (英 えい 语) .
^ Gravitational wave detection a step closer with Advanced LIGO . SPIE Newsroom. 2016-01-04 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ LIGO Hanford's H1 Achieves Two-Hour Full Lock . Advanced LIGO News. 2015 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2015-09-22) (英 えい 语) .
^ LIGO O1 Progress Report . Advanced LIGO News. 2015 [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ Abbott, B. P.; LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration. Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO and Advanced Virgo. Living Reviews in Relativity. 2016, 19 . doi:10.1007/lrr-2016-1 (英 えい 语) .
^ 32.0 32.1 32.2 Cho, A. Here’s the first person to spot those gravitational waves . Science. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ 33.0 33.1 Castelvecchi, D. Gravitational-wave rumours in overdrive . Nature. 2016-01-12 [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-01-12) (英 えい 语) .
^ Scoles, S. LIGO’s First-Ever Detection of Gravitational Waves Opens a New Window on the Universe . Wired. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ 35.0 35.1 35.2 35.3 The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration. Properties of the binary black hole merger GW150914 (PDF) . LIGO Document Control Center Portal. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう (PDF) 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ 36.0 36.1 Commissariat, T. LIGO detects first ever gravitational waves – from two merging black hole . Physics World. 2016-02-11 [2016-02-12 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-16) (英 えい 语) .
^ Adrian-Martinez, S.; et al. High-energy Neutrino follow-up search of Gravitational Wave Event GW150914 with ANTARES and IceCube . LIGO Document Control Center Portal. 2016-02-12 [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ Connaughton, V.; et al. Fermi GBM Observations of LIGO Gravitational Wave event GW150914. 2016. arXiv:1602.03920 [astro-ph.HE ] (英 えい 语) .
^ Savchenko, V.; Ferrigno, C.; Mereghetti, S.; et al. INTEGRAL upper limits on gamma-ray emission associated with the gravitational wave event GW150914. 2016. arXiv:1602.04180 [astro-ph.HE ] (英 えい 语) .
^ Woo, M. LIGO’s black holes may have lived and died inside a huge star . New Scientist. 2016-02-16 [2016-02-17 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-01-05) (英 えい 语) .
^ Beall, A. Ligo's black holes that helped prove Einstein's theory of gravitational waves could have been born inside a massive star . Daily Mail. 2016-02-17 [2016-02-17 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-01-05) (英 えい 语) .
^ Loeb, A. Electromagnetic counterparts to black hole mergers detected by LIGO. 2016. arXiv:1602.04735 [astro-ph.HE ] (英 えい 语) .
^ Gough, E. Did a Gamma Ray Burst Accompany LIGO’s Gravity Wave Detection? . Universe Today. 2016-02-18 [2016-02-19 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-02-20) (英 えい 语) .
^ Evans, P. A. Swift follow-up of the Gravitational Wave source GW150914. 2016. arXiv:1602.03868 [astro-ph.HE ] (英 えい 语) .
^ Barish, B. New results on the Search for Gravitational Waves . CERN Document Server. 2016-02-11 [2016-02-23 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2017-10-12) (英 えい 语) .
^ Data release for event GW150914 . LIGO Open Science Center. [2016-02-14 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-15) (英 えい 语) .
^ Overbye, Dennis. LIGO Gravitational Wave Researchers to Divide $3 Million . The New York Times. 2016-05-03 [2016-05-04 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-01-05).
^ 2016 Gruber Cosmology Prize . Gruber Foundation. [2016-05-04 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-05-12).
^ Gravitational wave astronomy . Einstein Online. Max Planck Society. 2016 [2016-02-24 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-21) (英 えい 语) .
^ Camp, J. B.; Cornish, N. J. Gravitational wave astronomy. Annual Review of Nuclear and Particle Science. 2004, 54 : 525–577. doi:10.1146/annurev.nucl.54.070103.181251 (英 えい 语) .
^ O'Neill, I. We've Detected Gravitational Waves, So What? . News.Discovery.com. Discovery Communications, LLC. 2016-02-13 [2016-02-20 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-03-17) (英 えい 语) .
^ Cooper, K. Are gravitational waves being 'redshifted' away by the cosmological constant? . PhysicsWorld.com. Institute of Physics. 2016-02-21 [2016-02-20 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2016-05-09) (英 えい 语) .
^ Tests of Big Bang: The CMB . NASA. 2014-12-05 [2016-02-24 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2013-07-01) (英 えい 语) .
^ LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration; Abbott, B. P.; Abbott, R.; Abbott, T. D.; Abernathy, M. R.; Acernese, F.; Ackley, K.; Adams, C.; Adams, T. GW151226: Observation of Gravitational Waves from a 22-Solar-Mass Binary Black Hole Coalescence . Physical Review Letters. 2016-06-15, 116 (24): 241103. doi:10.1103/PhysRevLett.116.241103 (英 えい 语) .
^ 55.0 55.1 Billings, L. The Future of Gravitational Wave Astronomy . Scientific American. 2016-02-12 [2016-02-13 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档于2016-02-13) (英 えい 语) .
^ Bird, Simeon. Viewpoint: Supernova Study Dampens Dark Matter Theory . Physics. APS Physics. 2018-10-01 [2018-10-02 ] . (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2019-05-14). The finding fueled speculation that the LIGO-Virgo collaboration had detected primordial black holes
^ Bird, Simeon; et al, Did LIGO Detect Dark Matter? , Physical Review Letters, 2016, 116 (20): 201301 [2018-10-02 ] , doi:10.1103/PhysRevLett.116.201301 , (原始 げんし 内容 ないよう 存 そん 档 于2021-01-06)
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探 さがせ 测器
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