
唐·林肯(Don Lincoln)是美国能源部最大的大型强子撞机研究机构Fermilab的高级科学家。他还为公众写了有关科学的文章,包括他最近的“大型强子对撞机:希格斯玻色子的非凡故事和其他会震撼您的想法(约翰·霍普金斯大学出版社,2014年)。你可以跟随他Facebook。林肯向现场科学贡献了这篇文章专家声音:专家和见解。
重力波研究社区似乎有一系列出色的好运。
几周前,两个研究团队以相应的重力波探测器(Ligo和处女座的合作)命名,他们首次宣布了在时空结构中对这些涟漪的共同检测。涟漪是由高能精力化的粉碎产生的 - 在这种情况下,一对黑洞合并。几天后,诺贝尔奖委员会宣布已授予2017年诺贝尔物理奖三重奏的物理学家,因为他们在发现引力波的可能性中的作用。
今天(10月16日),两项合作尚未进行另一个壮观的公告。 8月17日,他们检测到引力波与遥远的可见光闪光相关,这是一系列强大的望远镜看到的。这次,观察到的是合并,不是黑洞,而是两个中子星 - 极为密集的恒星尸体。更确切地说,路易斯安那州和华盛顿州的两个Ligo探测器观察到了这些波浪,以及在意大利比萨附近的处女座,没有。这意味着该事件发生在处女座的盲点,这有助于确定合并的位置。 [中子星的引力波:发现解释了这是给出的
Ligo检测到引力波不到2秒钟,两个轨道卫星窥探了宇宙最强大的爆炸类型,称为伽马射线爆发。该爆发起源于NGC 4993,这是一个椭圆形的银河系,在九头龙星座中约1.3亿光年。利戈(Ligo)和处女座的合作负责人使用一组长期的协议,并通知了世界天文学界的成员,他们将望远镜转移到了南部天空的部分,从那里,伽马射线和重力浪潮起源。在那里,天文学家在天空中发现了一个新的光。
与重力波结合的可见光观察与这些宇宙波纹的早期例子不同,这意味着不同的机制是原因。一对黑洞对不可见,但是一对彼此猛击的中子星是完全不同的野兽。诸如此类的事件是灾难性的,加热物质,以使其温度不可思议,并在宇宙上爆破光线。 [有史以来最大的十大爆炸这是给出的
中子恒星是当大恒星变为超新星时发生的恒星残余物,导致岩心塌陷。当岩心崩溃时,恒星原子的质子和电子被合并在一起,成为中子。结果本质上是一个城市大小的中子,但质量类似于我们自己的阳光。中子星的物质非常稠密 - 如此之多,以至于其中的一小座的重量与一座小山一样多。
超过一定阈值的质量,中子星不存在,因为它们的重力变得如此之大,以至于恒星塌陷成黑色孔。发生这种崩溃的确切质量尚不确定,但这取决于中子星物质的温度以及中子恒星旋转的速度。
当两个中子星碰撞时,可能会发生两件事之一。如果两个恒星足够小,则结果将是一个较大的,中子恒星。但是,如果两个恒星的组合质量高于阈值,则中子星将消失成一个黑洞。今天报告的数据尚未确定在这种情况下发生的数据。残留物是有史以来观察到的最重的中子星之一,或者是最轻的黑洞之一。
虽然我们不能确定,结果似乎更有可能是黑洞。那是因为一个黑洞的形成通常伴随着一阵伽马射线。如果结果是较大的中子恒星,则碰撞的碎屑应在伽马射线逃脱之前将其捕获。鉴于观察到伽马射线爆发,因此认为第一个选择更有可能。但是现在已经一定的了,现在还为时过早。
那么,我们对今天报告的事件有什么了解?毫无疑问,很久以前,在一个遥远的银河系中,两个中子星互相奔波。在eons上,他们发出了不可察觉的引力波,这些波浪带走了能量。
阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein广义相对论。一般相对论解释了重力作为空间和时间的弯曲。巨大的物体实际上会扭曲宇宙的形状。当这些物体移动时,它们可以在光速传播的太空中设置波浪,就像将鹅卵石掉入池塘中时形成的波纹一样。 [您可以在现实生活中看到爱因斯坦的相对论的8种方式这是给出的
当轨道中子星体因重力辐射而失去能量时,其轨道的半径减小并加速。在两颗恒星合并之前的最后一刻,他们以光速接近光线行驶。由于中子恒星的质量较低,大小比黑洞大,因此与以前观察到的黑洞合并相比,它们与彼此相距较远。这意味着发出的引力波比在类似事件的早期公告中所看到的要小得多。因此,我们的重力波检测器仅对接近地球的中子碰撞敏感。另外,重力波具有不同的特征。当两个中子星合并时,可检测到的引力波可以持续约一分钟。相比之下,观察到的黑洞对合并仅占一秒钟的一小部分。
引力波穿过宇宙,直到他们越过太阳系。地球上的三个探测器 - 在美国(Ligo)和一个在意大利(处女座)的探测器,随着引力波的传递,人们注意到空间的微妙伸展和压缩。每个检测器都是L的形状,每条腿长约2英里(3.2公里)。使用激光器和镜子,该设备可以检测到LE的变化比L的每条腿的长度小得多。敏感性等同于测量从这里到Alpha Centauri的距离,并且能够看到变化的变化与人头发的厚度一样小。
随着引力波的发射,伽马射线也是如此。他们还在NGC 4993和Earth之间旅行了1.3亿光年,并观察到NASA费米和ESA整体卫星。
幸运的是,智利的一位望远镜的望远镜是第一个看到以前没有的新来源的人之一。例如,Blanco望远镜揭示了合并位置的身份,尽管其他一些设施进行了同时观察。确定位置后,其他望远镜可以加入其中,包括NASA的哈勃太空望远镜和钱德拉X射线天文台。这些观察结果发生在接下来的两周内。
那么,这种观察有什么用?好吧,我们现在进入了天文学的新时代。当研究人员在搜索天堂寻找壮观的宇宙事件时,不再限于电磁频谱。他们现在可以在混合物中添加引力观测。
但是,更具体地说,这种测量结果最终证实了中子星的合并是伽马射线爆发的原因之一。长期以来,人们一直怀疑这一点,但是同时观察了伽马射线和引力波。
合并中子星也是地球上最重的化学元件的来源。这种新的观察将阐明这种情况如何发生。已经通过此事件进行的测量已证实金子,,,,铀和铂被创建了。很可能,您或您父母的结婚戒指的黄金起源于数十亿年前的两个中子星。
可以回答的一个基本问题是引力波的速度。长期以来,人们认为这是光速,在木星在遥远的类星体前通过的2003年初步测量证实,光和重力以相同的速度传播 - 尽管测量并不是很精确。但是,今天的测量令人惊叹。在旅行了1.3亿光年之后,伽玛射线以光和引力速度以重力速度行驶的速度在彼此的1.7秒内到达地球,重力波首先到达。这是对重力速度的结论性测量。
虽然今天的测量是令人兴奋的,但重要的是要记住,这只是一个单一的观察。更令人兴奋的是,天文学家刚刚开始利用这一能力。引力波检测器刚刚开始向我们介绍宇宙中一些最暴力的事件。我还不知道他们会告诉我们什么故事,但这将令人着迷。
原始文章现场科学。