GW150914

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GW150914
GW150914さがせ测结はて及理论分析ぶんせき[a]
说明ひと类首直接ちょくせつさがせ测到てき引力いんりょく
现象类型引力いんりょく
さがせ测情况
发现2015ねん9がつ14にち
信号しんごう续时间0.2 s
信号しんごう频率35 Hz250 Hz
さがせ测器LIGO
さがせ测器位置いち 美國びくに
产生位置いち
距离410+160
−180
 Mpc
红移0.09+0.03
−0.04
引力いんりょくなみげんそうくろほら
のうりょうじょう
みね值功りつ3.6×1049 W
总能りょう输出3.0±0.5 M × c2

GW150914ゆかりげきこう干涉かんしょう引力いんりょく天文台てんもんだい(LIGO)于2015ねん9がつ14にちさがせ测到てき引力いんりょく现象,じん类首直接ちょくせつさがせ测到てき引力いんりょくあい关探测结はてゆかりLIGO、處女しょじょ干涉かんしょう(Virgo)研究けんきゅう团队于2016ねん2がつ11にち共同きょうどう宣布せんぷ。这束产生于双くろほらてき引力いんりょく信号しんごうあずか广义しょう对论ちゅうそうくろほら旋近、併合へいごう以及併合へいごうきさきてきくろほらかい发生おとろえ荡(英語えいごringdownてき论预测相どう时GW150914也是じん类对そうくろほら併合へいごうてきくび观测,展示てんじりょうそうくろほらけい统确实存在そんざい,且其併合へいごうざい宇宙うちゅう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てき意義いぎため重力じゅうりょく2015ねん9がつ14にち」,GW重力じゅうりょく"Gravitational Wave",150914發現はつげん[1][5]

对于引力いんりょくてき实验さがせ寻已经超过了50ねん。其与ぶつ质间てき作用さようじゅうふん微弱びじゃく,以致爱因斯坦本人ほんにん怀疑其是のうさがせ测到。此次さがせ测到てき引力いんりょくなみしょ造成ぞうせいてき时空变化しょう对于LIGOさがせ测器てき一个干涉臂而言,相当そうとう于头发丝てき宽度地球ちきゅう与太よた阳外最近さいきん恒星こうせいてき距离。しか而在併合へいごうさいきさき阶段,とう价于约3ばいふとし阳质りょうてきのうりょうざいいた1びょうてき时间ない以引りょくなみてき形式けいしき释出,まどか时功りつ非常ひじょう巨大きょだいだい观测宇宙うちゅうちゅう所有しょゆうぼしからだ发光こうりつ总和。[4][10][11][12]

此次さがせ测验证了广义しょう对论さいきさき一项未被证实的理论预测,どう时开启了引力いんりょく天文学てんもんがくてきしん纪元。引力いんりょく就此さく为一种粒子和电磁波之外的新的探针,はたよう于探测过のうさがせ测到てき天体てんたい现象,如中子なかごぼしてき诞生、えんじ以及衰亡すいぼう以及宇宙うちゅう诞生はつてき图景。[1][13][14][15][16][17]

さがせ背景はいけい[编辑]

产生GW150914てきそうくろほらけい统在其旋ちかてきさいきさき阶段、併合へいごう及衰荡所引起てき时空弯曲てき拟视频。[18]

论基础[编辑]

引力いんりょく最早もはやゆかりおもね尔伯とく·爱因斯坦于1916ねんもと广义しょう对论预言存在そんざいてき[19][20][21]ざい广义しょう对论ちゅう引力いんりょくかい释为时空发生弯曲てき结果,而宇宙うちゅうちゅう发生てき天文てんもん现象かい引起从波げんこうそと以光そく传播てき时空“涟漪”,引力いんりょく过由于万有引力ばんゆういんりょくしょう对于电磁作用さよう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らい说,引力いんりょく非常ひじょう难以さがせ测。[22]论上,做轨どう运动てきけい统都かいこうそと以引りょく波形はけいしき释出のうりょうただしざい绝大多数たすうじょう况下,这样释出てきのう量的りょうてきさがせ测难远高于目まえさがせ水平すいへい[23]つきかん仍然じゅうふん微弱びじゃくそうほしけいあるそうくろほらてき旋近以及さい终的併合へいごう一种可以尝试去探测的情形。ざい这些じょうがたちゅうけい统中てき物体ぶったいてき速度そくどかい非常ひじょうだい,它们质量中将ちゅうじょうゆう相当そうとう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。其中さがせ测到てきのうりょうざい目前もくぜんさがせ能力のうりょくしょのう及的范围これない[1][4]

どう时,卡尔·かわら西にし以及罗伊·かつとうひと提出ていしゅつてきくろほらてきしょう关理论,以及20せい纪70年代ねんだい发展おこりらいてきいち系列けいれつゆう关黑ほらてきすう值计さん方法ほうほうざい此次さがせ测中也发挥了重要じゅうようてき作用さよう[1]

LIGOてき发展[编辑]

LIGO于汉福德ふくとくてきさがせ测器てききた干涉かんしょうひじ

1974ねんひしげふさが尔·赫尔斯约瑟おっと·たい发现赫尔斯-たい勒脉冲双ぼしざい互相こう转时逐渐もたれきん,从而间接证明引力いんりょくてき存在そんざい[4][24][25]二人ふたりいん此摘とく1993ねんてき诺贝尔物理学りがく[26]。这项发现以及ずい涌现てき一系列天体物理学新的理解,れい科学かがく认识到对于引力いんりょくてき直接ちょくせつさがせ测将研究けんきゅうしょう对论せいけい统以及在强引ごういんりょく场情がたちゅう验证广义しょう对论てきいち种方ほう[1]

さがせ测到GW150914てきげきこう干涉かんしょう引力いんりょく天文台てんもんだい(LIGO)ゆかり加州かしゅう理工りこう学院がくいんてきもと·さくおんあさしょう理工りこう学院がくいんてき莱纳·とうひと于1992ねん发起てき。截至2016ねん2がつぜん世界せかい范围ないやめゆう1000科学かがく参与さんよりょうLIGO科学かがく合作がっさく项目えいLIGO Scientific Collaboration[27]ざいGW150914さがせ测到时,LIGO运转两架引力いんりょくさがせ测器: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てきかん福德ふくとく46°27′18.52″N 119°24′27.56″W / 46.4551444°N 119.4076556°W / 46.4551444; -119.4076556),两地しょうへだた3002 km。两架さがせ测器てき运行原理げんりあずか迈克尔逊干涉かんしょうあい仿。它们ざい2002ねんいたり2010ねん间没ゆうさがせ测到にんなん引力いんりょく信号しんごうずいきさき,该计划进ぎょう多年たねんてき修整しゅうせい,两架さがせ测器也得いたつつみます[28]两架さがせ测器于2015ねん2がつ进入工程こうていしき[29],并于同年どうねん9がつ进入だいいち观测阶段[30][b]

ざいLIGOてき发展观测过程ちゅう,一直存在着用以考察研究者辨识信号能力的“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てき有效ゆうこうせいただゆう四个科学家知道这种信号会在何时注入。あい关信いきざい这些信号しんごう经过彻底分析ぶんせききさきざいかい告知こくち研究けんきゅうしゃ[32]しか而,ざい2015ねん9がつ进行てきさがせ测中,并没ゆう进行这种测验[33]

GW150914てきさがせ[编辑]

さがせ测过ほど[编辑]

LIGO于汉福德ふくとく(H1)及利ぶん斯顿(L1)てき两架さがせ测器じょう况简图:左上ひだりうえ为探测器だい位置いち及朝むこうちゅう间为さがせ测器结构简图,右上みぎうえ为探测器应变噪声じょう况。[1]

以其さがせ测到てき命名めいめいてき引力いんりょく现象GW150914よしLIGO于汉福德ふくとく及利ぶん斯顿てき两架さがせ测器于2015ねん9がつ14にちてき09:50:45(UTC)さがせ测到。该信ごうらい南半みなみはん天球てんきゅう引力いんりょくなみげんてきだい致方いたしかたこうあずかむぎあきら伦云あいどうただし距离よう远得[4]该信ごう续了ちょう过0.2びょう,频率ざい八个周期内由35Hzへるつぞういたり250 Hzへるつ[1][10]。这个信号しんごう研究けんきゅうじん员描じゅつ为鸟てき啁啾[4]ざいすうすえ获取てき3ふん钟内,研究けんきゅうじん员采ようていのべ搜索そうさく方法ほうほう对数すえ进行りょう快速かいそくはつはじめ分析ぶんせき[10]。这个结果くびさきゆかりとう时身处德こくてき大利おおとし博士はかせきさき马可·とくひしげほこえいMarco Drago发现。おこりはつ并不认为这个信号しんごう实的[32],而他てき上司じょうしぬの鲁斯·ほこりえいBruce Allen (physicist)开始时认为该信号しんごう个注入信にゅうしんごう[4]とくひしげほこはた这一情况通知给了LIGO,并得いた确认该信ごう并非注入ちゅうにゅう信号しんごう[32]

ざい对信ごう经过さら为细致的统计分析ぶんせき,并对9がつ12にちいたり10がつ20にちちゅう16てんてきすうすえ也进ぎょう分析ぶんせききさき研究けんきゅうじん员确认GW150914为真实的引力いんりょく现象,显著せいちょう过5.1σしぐまおけしんじ水平すいへい为99.99994%[34]すえ论预测,引力いんりょくてき传播速度そくど为光そく于利ぶん斯顿てきさがせ测器于汉福德ふくとくてきさがせ测器はや7毫秒发现信号しんごう,这与こうざい两地间传播时间相どうざいさがせ测到时,该束引力いんりょく应已ざい宇宙うちゅうそら间中传播ちょう过了じゅう亿年。[1][10]

ざいGW150914さがせ测到时,于意大利おおとし附近ふきんてき處女しょじょ干涉かんしょう(Virgo)引力いんりょくさがせ测器处于线状态,并正进行ます级。如果它处于上线状态,其灵さとたび也足以发现这个信ごう[4]。而位于德こく汉诺附近ふきんてきGEO600えいGEO600さがせ测器てき灵敏可能かのう并不够[1]もと上述じょうじゅつ原因げんいん上述じょうじゅつ两个さがせ测器ぼつのう验证LIGOてきさがせ测结はて[4]

なみげんじょう[编辑]

对引りょくなみ信号しんごう及黑ほら併合へいごうてきぶん阶段分析ぶんせき[1]

すえ信号しんごうてきはば值,该现ぞう发生ざいあずか地球ちきゅうてき光度こうど距离410+160
−180
ひゃくまんびょうある13±6亿光年こうねんてき位置いち[1][35][4]あい应的红移为0.09+0.03
−0.04
おけしん间为90%。すえ对红うつりすうすえてき分析ぶんせき,该引りょくなみよし两个质量ぶん别为36+5
−4
ばいふとし阳质りょう29±4ばいふとし阳质量的りょうてきくろほら併合へいごう放出ほうしゅつてき,而併合へいごうきさきてきくろほらてき质量为太阳的62±4ばい。其间减少てき3.0±0.5ばいふとし阳质量的りょうてきのうりょう以引りょく波形はけいしき释出,符合ふごう质能とう引力いんりょく辐射てきみね值功りつ为3.6×1049W,观测宇宙うちゅう所有しょゆう见光みなもといさおりつ总和てき10ばいおお[c],约为ひろしろうかつこうりつてき0.1%。[4][10]

ざいさがせ测信ごう续的0.2びょうないくろほら间相对切こう速度そくどよし光速こうそくてき30%ぞういたり60%。它们てき轨道运动频率为75Hzへるつ,约为引力いんりょく频率てき一半いっぱんよし此可以得ざい两个くろほら併合へいごうまえ,它们てき距离仅为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。やめ知的ちてきけい统中,ぼつゆう其他けい统的质量のう够让其在併合へいごうぜん以如此小てき半径はんけい做轨どう运动。くろほら-中子なかごぼしてき轨道运动频率ざい併合へいごうまえかいさらひくやめ观测到てき中子なかごぼしちゅう,质量最大さいだいてき中子なかごぼしてき质量为太阳2ばい。稳定中子なかごぼしてき质量上限じょうげん为3ばいふとし阳质りょういん中子なかごぼし对的质量并不足ふそく形成けいせいGW150914ちゅうてき併合へいごうじょうがたじょ它们夸克ぼし这样てきかい异天たい[1][10][35]

引力いんりょく在高ありだかほうきさきおとろえ减振荡,くろほら也随进入併合へいごうてきさい终阶だんつきかんきさきうし顿力がく近似きんじ方法ほうほうやめ经可以给旋近运动てき较为かんぜんてき描述,ただし强引ごういんりょく併合へいごう阶段ただのうどおり过大尺度しゃくどあい对论すう值模拟えいnumerical relativityいた普遍ふへんかい[1]

併合へいごうきさきいたてきくろほらいち转动てきかつ尔黑ほら。其自转参すう为0.67,そく其角きかく动量为对应于质量てき最大さいだい值的2/3。[10][36]

发生位置いち[编辑]

引力いんりょくさがせ测器ぜんてん监测,并不能ふのう解析かいせき信号しんごうてきそら间信いき引力いんりょく产生てき位置いちてきじゅうけん需要じゅよう一个探测器网络。よし于只ゆうLIGOてき两个さがせ测器さがせ测到该信ごういん而GW150914てき引力いんりょくなみげんただのう确定处于いちたまきがた区域くいきない。这是よし6.9+0.5
−0.4
msてき时间のべ迟进ぎょう分析ぶんせきいたてきどう时还ようこう虑两个探测器间的はば值以及相てき一致いっちせいつう过这一分析可以得到大小约为140 deg2(50%がいりつある590 deg2(90%がいりつてきしん区域くいき[35]

どう时段しょう关探测[编辑]

研究けんきゅうじん员对于估计引りょくなみ产生てき发生区域くいき附近ふきんあずか引力いんりょくどう时产せいてき无线电波、红外、见光、X线、γがんま线等だんてき电磁以及ちゅうほろ进行りょうきさき续探测[35]

ちゅうほろ[编辑]

对于ちゅうほろてきさがせ寻是ゆかりANTARESえいANTARES (telescope)さがせ测器及IceCubeほろ中子なかご觀測かんそく合作がっさく进行てき。ANTARESさがせ测器ざいGW150914ぜんきさき500びょうないぼつゆうさがせ测到可能かのうてき标中ほろ,IceCube观测站则さがせ测到りょう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。这与背景はいけいさがせ测层てき预期しょう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%おけしんじ区域くいきない[37]

とぎ马射线暴[编辑]

费米とぎ玛射线空间望远镜てきとぎ马射线暴监视けい统在GW150914检测到0.4びょう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50 keVまとじゃくとぎ马射线暴。あい研究けんきゅうじん员人员认为二しゃ存在そんざいしょう关性,误报りつ为0.0022。如果二者确实相关的话,么GW150914发生位置いちてき90%しん区域くいき大小だいしょう则可くだいたり199 deg2[38]すえくに际伽玛射线天体てんたい物理ぶつり实验しつてきぜんてんはん符合ふごうへい蔽光谱仪てき观测结果,以伽马射线及かたX线形しき释出てきのうりょういた以引りょく波形はけいしき释出てきひゃくまんふんいち。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]

すえ目前もくぜん对于くろほら併合へいごうてき研究けんきゅうざい产生GW150914てきそうくろほら併合へいごう产生引力いんりょく可能かのう确实会同かいどう时产せいとぎ马射线暴,いん为恒ぼし质量そうくろ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,以解释伽马射线暴てき产生。认为とぎ马射线暴てき产生可能かのうよし于此くろほら併合へいごう发生ざいからだりょうさらだいてきははぼしちゅういち个高そく转大质量恒星こうせいざい其坍缩时しょ产生てき离心りょくしょ产生てき旋转轴会れい其变がた为哑铃型,进而分裂ぶんれつ为双くろほらざい这颗恒星こうせい坍缩过程てき末尾まつびかいさわ发伽马射线暴。而之所以ゆえんかい存在そんざい0.4びょうてきのべ迟则いん为伽马射线暴ざい恒星こうせいほしたいちゅうてき传播速度そくど较引りょくなみ传播速度そくどやや慢。[40][41][42][43]

其他だん电磁[编辑]

あめつばめ卫星ざい引力いんりょくさがせ测到两天きさき对临きん估计位置いちてきほしけい进行りょう观测,并没ゆうさがせ测到见光、むらさきがい线以及X线波だんてき电磁[44]

结果发表[编辑]

2016ねん2がつ11にち,LIGOてき执行主任しゅにんだい卫·莱兹えいDavid Reitzeあずか加布里かふりほこりひしげ·冈萨かみなりえいGabriela González莱纳·以及もと·さくおんとうLIGO员会なり员,NSFてき主管しゅかんどるろう丝·柯多かわらえいFrance A. Córdova华盛顿特举行てきしん闻发ぬのかいじょう宣布せんぷりょうさがせ测结はて[4][6]同日どうじつ巴里ぱり·巴里ぱり在位ざいい于瑞日内ひないかわらてきおうしゅうかく研究けんきゅう中心ちゅうしん总部こう物理ぶつり学界がっかいせん讲了这一发现[45]

ざい结果正式せいしき宣布せんぷぜんそくゆう引力いんりょくさがせ测到てき传闻。这些传闻らいげん劳伦斯·かつ劳斯于2015ねん9がつ25にち发表てき推文[33]ゆう关探测结はててき论文同日どうじつ发表于该しゅうてき物理ぶつり评论かい[1],而有关探测结はて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かん[14]とうかんちゅう[4]あるものたてそく预印ほん形式けいしき发表[46]

公認こうにんあずか獎賞[编辑]

2016ねん5がつ全體ぜんたい研究けんきゅうだんたい特別とくべつ計畫けいかく創始そうししゃろうおさめ·とくみずぶくもと·さくおん萊納·ゆかり探測たんそくいた引力いんりょく共同きょうどうさかえ基礎きそ物理ぶつりがく特別とくべつ突破とっぱあずか獎金3ひゃくまんきん[47]們還獲得かくとくりょうかく魯柏宇宙うちゅうえいGruber Prize in Cosmology[48]

对基础物理学りがくてきかげ[编辑]

对于产生GW150914てきそうくろほら附近ふきんてき观察しゃざいけい统旋ちかさいきさき阶段、併合へいごう以及おとろえ荡时しょ观察到てきけいぞうてき计算つくえ拟。よし于极はしてき引力いんりょくとおるこう应,くろほらきさきてき星空ほしぞらけいぞうかいずい时空弯曲也产せい相当そうとうだいてき扭曲,并且おこりらいぞうざい旋转、うつり动。[18]

强引ごういんりょく场中广义しょう对论てき验证[编辑]

併合へいごうきさきくろほらてき基本きほんせい质,质量あずか转,及併合へいごうまえてき两个くろほらてきじょう况与广义しょう对论てき论预测相。这是くびざい强引ごういんりょく场中对广义相对论进行实验验证ぼつゆう现违广义しょう对论论预测的さがせ测数すえ[13][1]

しか而此さがせ测到てき信号しんごう不能ふのうようらい研究けんきゅうさら为复杂的广义しょう对论相互そうご作用さようれい如从引力いんりょく相互そうご作用さようちゅう产生てき以及弯曲てき时空背景はいけい。这个信号しんごうつきかんしょう对较きょうただし仍远じゃく于双脉冲ほしけい统产せいてき信号しんごう探索たんさく引力いんりょく间错综复杂的相互そうご作用さよう以及あらため进对广义しょう对论偏差へんさてき约束需要じゅようさら为灵さとしてきさがせ测器以及强度きょうどさらだいてき信号しんごう[13]

くだてい引力いんりょく质量上限じょうげん[编辑]

すえ广义しょう对论てき论预测,引力いんりょくてき传播速度そくどvgあずか光速こうそくc相等そうとうもと于这いち关系,量子りょうし引力いんりょく论中引力いんりょくまとせい质的一些参数则可以被确定。引力いんりょく量子りょうし引力いんりょく论中いち种的假想かそう基本きほん粒子りゅうし引力いんりょくてき载力えいForce carrierよし于引力作りきさくよう范围无穷だいいん而其质量为零[d]。如果引力いんりょく质量れい么引りょくなみてき传播速度そくど就会光速こうそくしょう,且频りつƒ)较低てき引力いんりょくてき传播とくかい频率较高てき引力いんりょく慢,进一步出现引力波的いろ现象。[13]此次观测到てき引力いんりょく并没ゆう发生しょく[13][36]すえ旋近阶段てき观测结果,引力いんりょくてき质量上限じょうげんくだていいたり2.16×10−58 kg,约为1.2×10−22 eV/c2。对应てきかんひろし顿波长λらむだgだい1×1013 km,约为1光年こうねん[1][13]すえ观测到てき频率下限かげん35 Hz1-vg /c则可确定约为4×10−19[e]。这一结果可以用来确定vgてき下限かげん[13]

对天文学ぶんがくてきかげ[编辑]

ゆう关恒ぼしえんじ及双ほしけい统的结果[编辑]

併合へいごうまえてき两个くろほらてき质量带来ゆう恒星こうせいえんじてきしんしんいきすえX线联ぼしさがせ测结はて,两个くろほらてき质量远大于之まえしょ发现てき恆星こうせいくろほら。这意味いみらい它们前身ぜんしんぼしてきほしあい对较じゃくいん而其金屬きんぞくりょうそく氢、氦外元素げんそ质量うらないいたふと阳的一半いっぱん[14]

併合へいごうぜんくろほら为双ほしけい统的じょう况,以及这个けい统能够在宇宙うちゅう寿命じゅみょうない完成かんせい併合へいごう,对取决于そうくろほらけい形成けいせいじょう况的そうほしえんじある恆星こうせい動力どうりょくがくじょう况构なり约束。恒星こうせいくろほらてきはつはじめ冲击そくくろほらざい其从IIがた超新星ちょうしんせい产生时所获取てき速度そくど,并不总是很高,いや形成けいせいくろほらてき超新星ちょうしんせい联星かい发生瓦解がかい球状きゅうじょうぼしなかてきくろほらてき速度そくどかいちょう过星团的逃逸速度そくどしかきさきよし于动力学りきがく相互そうご作用さようさい形成けいせいそうほし[14]

併合へいごう现象てき发现ひさげだかりょう这种现象てき发生比例ひれい下限かげん,此前ゆう关的论模がた给出てき比例ひれい值小于1 Gpc-3yr-1[1][14]よし对此てきさがせ测结はててき分析ぶんせき以得いた类似于GW150914てき现象てき发生比例ひれいざい~140 Gpc-3yr-1いたり17+39
−13
Gpc-3yr-1これ[8]

引力いんりょくざいきさきてき宇宙うちゅうがく观测ちゅうてき应用[编辑]

GW150914てきさがせ测开启了引力いんりょく天文学てんもんがくてきしん纪元。ざい此次さがせ测前,天体てんたい物理ぶつりがく以及宇宙うちゅうがくてき对于天体てんたいてき观测もと于可见光、X线、ほろなみあずか无线电波这样てき电磁辐射以及宇宙うちゅうしゃ线ほし风以及中ほろ这样てき粒子りゅうし。这些手段しゅだん有明ありあけ显的局限きょくげんせい。许多ぶつ质都不能ふのう放出ほうしゅつ辐射,而这些辐ざい传播过程中也ちゅうやかい受到其他けい统的阻碍そがいほしけい以及ぼしうん可能かのう吸收きゅうしゅうあるあらため变它们内ある进入其内部ないぶてきひかり。而对于致密ぼしあずか部分ぶぶんてき奇特きとくぼし这样てき天体てんたい,它们可能かのう包含ほうがん参与さんよ电磁相互そうご作用さようてきぶつ质,じょりょうどおり过引りょく作用さようがい可能かのう并没有能ゆうのうさがせ测到它们てき手段しゅだん[49][50]

对于よしくろほら併合へいごう产生てき引力いんりょくてき波形はけい及幅值的测量以用らいせい确确てい该现ぞう发生位置いちあずか地球ちきゅう间的距离。ずいくろほら併合へいごう观测すうすえてきるい积,物理ぶつりがく以更为精じゅん描述宇宙うちゅう膨胀及影响该过程てきくらのうりょうまとせい质。[51][52]

早期そうき宇宙うちゅう存在そんざいいち内部ないぶのうりょう非常ひじょうだかてき时代。这个时期てき宇宙うちゅうちゅうてきぶつ质大以离态的形式けいしき存在そんざい,其中てき光子こうしかい受到自由じゆう电子てきいん而这个时てき宇宙うちゅう并不ぞう目前もくぜん这样“透明とうめい”。[53]

ひと类在掌握しょうあく直接ちょくせつさがせ测引りょくなみてき能力のうりょくきさき就可以将它作为天体てんたいさがせ测的しん手段しゅだんあい对于こう而言,引力いんりょくざい时空ちゅう传播しょ受到てき阻碍そがい较少,而不发光てき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てき不透明ふとうめいせい乎并かい对于时产せいてき引力いんりょく造成ぞうせいふとだいてきかげ响。如果这些引力いんりょくのうさがせ测到てき话,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。どう时,些不かい产生こうとう电磁辐射あるものかい造成ぞうせいこう过度扭曲てき天文てんもん现象,如黑ほら併合へいごうとうざい发生时也かい产生引力いんりょく。对于引力いんりょくてき直接ちょくせつ观测以实现对于这些目まえなお不可ふか观测てき天文てんもん现象てき观测。[1][13][14][15][16]

进一步的引力波探测[编辑]

げきこう干涉かんしょう空間くうかんてんせんひらきしゃごう模型もけい

GW150914具有ぐゆう较高てき显著せいざい误差りつ为8%时,一个世纪中显著性大于GW150914てきさがせ测结はてはた非常ひじょう罕见。つきかん如此,此次さがせ测仍推测经过あらため进的LIGOさがせ测器ざい其运ぎょうだい一年中所能得到的探测结果中的第一个。2016ねん6がつ15にち,LIGOだんたい宣布せんぷだい直接ちょくせつ探測たんそくいた重力じゅうりょく[54]あずかけい未來みらい每年まいとししょうかいゆう5个GW150914这样てきくろほら併合へいごう现象以及40个双ぼし併合へいごう现象さがせ测到。じょ此之がい,还有なお不知ふちどう具体ぐたい数量すうりょうてき其他引力いんりょくなみげん也将さがせ测到,其中てき一些可能是目前的理论尚未预测到的。[5]ざいしょうしん噪比ひさげだか两倍,并将たい积扩だいきさき,类似GW150914てき现象发现がいりつ大幅おおはばぞう长。此外,经过ひさげますてき處女しょじょ干涉かんしょう(Virgo)さがせ测器,KAGRA,以及于印てきLIGO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しんいきじゅうけん以及信号しんごうげんさんすうてき估计じょう况。[1]耗资じゅうあまり亿美もとてき爱因斯坦もち远镜也将于21せい纪20年代ねんだいきさき正式せいしき投入とうにゅう运行[55]

やめ预定发射てきげきこう干涉かんしょうそら间天线(eLISA)以在宇宙うちゅうそら间中さがせ测引りょくぞう产生GW150914てきそうくろほら这样てきだい质量そうほしけい统在其併合へいごうまえ1000ねんてきえんじ过程ちゅうしょ放出ほうしゅつてき引力いんりょくざいeLISA感知かんち范围ない。如果它们与地球ちきゅうてき距离ざい10ひゃくまんびょう距内,么它们将一种前所未知的引力波源。[14]eLISAてきさき导卫ぼしげきこう干涉かんしょう空間くうかんてんせんひらきしゃごうやめ于2015ねん12月ますむなし[55]

原初げんしょくろほら[编辑]

經過けいか詳細しょうさい分析ぶんせきすうよりどころ學者がくしゃ估算,這事件じけんしょわたる及到てき兩個りゃんこくろほら,其質りょうみなだい於25太陽たいよう質量しつりょうだい通常つうじょうよし恆星こうせい滅亡めつぼうさんせいてき一般いっぱんくろほらいん此,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いたゆかりくら物質ぶっしつ形成けいせいてき原初げんしょくろほら[56][57]

まいり[编辑]

ちゅう[编辑]

  1. ^ GW150914よしLIGO福德ふくとく(H1)及利文としふみ斯顿(L1)てき两架干涉かんしょう仪于2015ねん9がつ14にちさがせ测到てき。图中てき时间しょう对于该日てき09:50:45(UTC)。だい一行的两幅图为两架干涉仪的实验探测曲线。だい二行的两幅图中的实线为利用从GW150914さがせ测结はてちゅう获取てきまいりすう对系统进ぎょうしょう对论かず值计さん而得てききょく线,ふかばい线为利用りようそうくろほら模型もけいてき拟合结果,あさばい线为利用りよう正弦せいげんだか斯波しばつつみ进行线性叠加てき拟合结果;这些きょく线的交叠达到94%。だいさんぎょうてき两幅图为实验きょく线减去しょう对论すう值计さんきょく线后てきざん值情况。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りょう信号しんごう频率ずい时间てき变化じょう况。[1]
  2. ^ 两架さがせ测器实际じょうざい9がつ18にちざい正式せいしき开始よう科学かがく研究けんきゅう。也就说,ざいGW150914さがせ测到时,两架さがせ测器还处于工程こうていしき[31]
  3. ^ すえもと·さくおんてき见是50ばい[11]
  4. ^ 规范玻色てき质量えつだい,其所对应てき相互そうご作用さようてき作用さよう也就えつたんたんまたしかれい如,ひかり以传播无げん远,对应てき光子こうしてき质量そく为零。如果引力いんりょく确实ゆう关引りょく场的量子りょうし论中てき规范玻色么由于引力作りきさくよう范围无穷だい目前もくぜん仍是假想かそう模型もけいてき引力いんりょくてき质量就应该为れい
  5. ^ もと[13]

参考さんこう文献ぶんけん[编辑]

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外部がいぶ連結れんけつ[编辑]