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摘要:2017年8月17日,探测器发现了两颗中子星碰撞产生的引力波。LIGO和Virgo的合作领导人利用一套长期以来为这种引力波探测制定的协议,通知了世界天文界的成员,他们将望远镜转向了南部天空伽马射线和引力波的发源地。长期以来,人们一直怀疑这一点,但伽马射线和引力波的同时观测证实了这一点。更令人兴奋的是,天文学家刚刚开始利用这种能力。引力波探测器刚刚开始告诉我们宇宙中一些最剧烈的事件。
Don Lincoln是美国能源部费米实验室的资深科学家,这是美国最大的大型强子对撞机研究机构。他还为公众撰写有关科学的文章,包括他最近发表的《大型强子对撞机:希格斯玻色子的非凡故事》和其他会让你大吃一惊的东西(约翰霍普金斯大学出版社,2014年)。你可以在Facebook上关注他。Lincoln将这篇文章贡献给了LiveScience的专家之声:Op Ed&Insights。
引力波研究界似乎有着一连串的好运。
几周前,两个以相应的引力波探测器命名的研究小组——LIGO和Virgo的合作他们首次宣布联合探测时空结构中的这些涟漪。这些涟漪是由高能量的碰撞产生的——在这种情况下,一对黑洞合并在一起。几天后,诺贝尔奖 ... 会宣布将2017年诺贝尔物理学奖授予三位物理学家,因为他们在探测引力波方面发挥了重要作用。
和今天(10月16日),这两项合作又一次做出了引人注目的宣布。8月17日,他们探测到引力波与一束强大的望远镜所看到的远处可见光的闪光有关。这一次,观测的是两颗中子星的合并,而不是黑洞的合并,这两颗中子星是密度极高的恒星残骸。更准确地说,路易斯安那州和华盛顿州的两个LIGO探测器观测到了这些波,而意大利比萨附近的处女座则没有。这意味着这起事件发生在处女座的一个盲点,这有助于确定合并地点。[来自中子星的引力波:这一发现的解释]
在LIGO探测到引力波后不到2秒,两颗轨道卫星探测到了宇宙中最强大的爆炸类型,称为伽马射线爆发。爆发源于NGC4993,一个距离九头蛇星座1.3亿光年的椭圆星系。LIGO和Virgo的合作领导人利用一套长期以来为这种引力波探测制定的协议,通知了世界天文界的成员,他们将望远镜转向了南部天空伽马射线和引力波的发源地。在那里,天文学家在天空中发现了一种新的光。
结合引力波对可见光的观测不同于先前这些宇宙涟漪的例子,并暗示不同的机制是原因。两个黑洞无形地合并在一起,但一对中子星相互撞击则完全不同。像这样的事件是灾难性的,将物质加热到难以测量的温度,并在宇宙中发射光线。[有史以来十大爆炸]
中子星是大恒星超新星爆发时产生的恒星残留物,导致其核心坍塌。当核心坍塌时,恒星原子中的质子和电子合并成中子。其结果基本上是一个城市大小的由紧密堆积的中子组成的球,但其质量与我们太阳的质量相似。中子星物质的密度非常之大,以至于它的一个很小的重量会像一个小山一样重。“KdSPE”“KdSPs”高于某个临界质量,中子星不能存在,因为它的重力变得如此之大,以至于恒星坍塌成黑洞。崩塌发生的确切质量是不确定的,但它既取决于中子星物质的温度,也取决于中子星旋转的速度。
当两个中子星相撞时,可能发生两种情况之一。如果这两颗星足够小,结果将是d引力观测的组合。
,但更具体地说,这一测量最终证实中子星合并是伽马射线爆发的一个原因。长期以来,人们一直怀疑这一点,但伽马射线和引力波的同时观测证实了这一点。
合并中子星也是地球上发现的最重化学元素的来源。这一新的观察结果将有助于阐明这种情况的发生。从这次事件中进行的测量已经证实了金、铀和铂的产生。很可能,你或你父母婚戒上的黄金起源于数十亿年前两颗中子星的合并。
一个可以回答的基本问题是引力波的速度。长久以来一直被认为是光速,2003年,当木星经过一个遥远的类星体前时进行的一次初步测量证实,光和重力以同样的速度行进——尽管测量并不十分精确。然而,今天的测量是惊人的。伽马射线以光速和引力波的速度传播1.3亿光年后,在相互间隔1.7秒内到达地球,引力波最先到达。这是对重力速度的决定性测量。
虽然今天的测量令人兴奋,但重要的是要记住,它只是一个单一的观测。更令人兴奋的是,天文学家刚刚开始利用这种能力。引力波探测器刚刚开始告诉我们宇宙中一些最剧烈的事件。我还不知道他们会给我们讲什么故事,但它会很吸引人。
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