十三億光年,中間那么多星系、恒星、行星,不會干擾嗎?怎么就只測那么遠(yuǎn)的雙中子星,而不測附近的恒星行星?
引力波最早是一百多年前的愛因斯坦在他的廣義相對論中預(yù)測存在的,但是探測引力波卻不是一件很容易的事情,因?yàn)橹挥袠O度致密的天體,如黑洞、中子星等天體合并才有可能會發(fā)出我們?nèi)祟惉F(xiàn)階段的科技水準(zhǔn)所能探測到的訊號。
上個(gè)世紀(jì)的七十年代,赫爾斯和泰勒首次發(fā)現(xiàn)了雙中子星系統(tǒng),并通過觀測與計(jì)算,間接地證實(shí)了引力波的存在。但是人類首次探測到引力波,則是在2015年9月14日,由2017年的諾貝爾物理獲得者萊納·魏斯、基普·索恩、巴瑞·巴利許所組成的L l G O團(tuán)隊(duì)觀測到的,由兩個(gè)黑洞合并所產(chǎn)生的引力波。
2017年的北京時(shí)間8月17日20時(shí)41分,美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)、意大利Virgo探測器同時(shí)捕捉到引力波信號,并將此一天文現(xiàn)象命名為GW170817,1.7秒后的美國費(fèi)米太空望遠(yuǎn)鏡也觀測到了同一來源發(fā)出的伽瑪射線暴GW170817A,之后不到十一個(gè)小時(shí),位于智利的Swope望遠(yuǎn)鏡也在同一位置觀測到明亮的光學(xué)源。全世界大約有70個(gè)地面以及空間望遠(yuǎn)鏡分別從紅外線、X射線、紫外線、射電波等波段對引力波信號來源位置進(jìn)行觀測,確認(rèn)引力波的來源處是距地球約1.3億光年的長蛇座內(nèi)NGC4993星系。
觀測結(jié)果顯示:兩顆中子星在合并前的100秒相距約400公里,每秒互繞12圈,并向外輻射引力波,之后碰撞在一起,形成新的天體,合并的兩秒之后,暴發(fā)了一次伽瑪射線暴,產(chǎn)生了伽瑪射線、X射線、可見光和紅外光…
2017年10月16日的晚上,美國國家科學(xué)基金會、歐洲南方天文臺、中國中科院紫金山天文臺等機(jī)構(gòu)聯(lián)合宣布:人類第一次直接觀測到來自雙中子星合并的引力波信號。
在人類首次觀測到雙中子星合并之前,人類已經(jīng)成功地觀測到了四例引力波事件,并且全都是由雙黑洞合并所產(chǎn)生的。雙中子星合并與雙黑洞合并最大的區(qū)別在于:雙中子星合并會產(chǎn)生電磁波輻射,而雙黑洞合并通常都不會產(chǎn)生電磁波輻射,這一點(diǎn)也通過了觀測而得到驗(yàn)證。導(dǎo)致了這種差別的原因在于:天體如果要產(chǎn)生電磁波輻射的話,那么在天體的周圍就必須要有氣體物質(zhì)的存在,雙黑洞系統(tǒng)的合并之初,周圍或者會有氣體物質(zhì)的存在,但是在合并的過程中,基本上氣體物質(zhì)已經(jīng)被消耗干凈,所以產(chǎn)生不了電磁波輻射,但是還會有引力波的存在;雙中子星合并的時(shí)候,即使周圍的氣體物質(zhì)也會被消耗掉,但是合并的過程中會有一部分的物質(zhì)以類光速或者低于光速的速度被拋射出來,進(jìn)而產(chǎn)生了各種電磁現(xiàn)象,如短時(shí)標(biāo)伽瑪射線暴、伽瑪暴余輝、千新星。
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