引力波身影重现 激光干涉仪功不可没

时隔四个月，美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)再次放出重磅消息，宣布“又探测到了一个引力波事件”。人类第二次探测到被称为“时空涟漪”的引力波，此消息一出，立刻在学界激起“千层浪”。科学家称，这次探测进一步印证了爱因斯坦广义相对论的正确性，同时也是天文学的一个里程碑。专业人士讨论的火热，那么，关于这次引力波发现，从科普的角度，我们应该知道些啥？

“时空的涟漪”

要说发现引力波，首先要知道引力波是什么。早在百年之前，爱因斯坦就在其广义相对论论文中对引力和引力波进行了论证。他提出，引力的本质是时空几何在物质影响下的弯曲；引力的作用以波动的形式传播，即引力波。

今年2月11日，美国科研人员宣布，他们利用激光干涉引力波天文台(LIGO)于去年9月首次探测到引力波。这一发现印证了物理学大师爱因斯坦100年前的预言。

引力波的概念听上去艰涩难懂，但用通俗的方法解释，引力波就像一个池塘中投下一枚石子所引起的涟漪，只不过，引力波是时空的涟漪。

不过，100年来，谁也无法证实引力波存在，直到今年2月，美国科学家宣布他们首次探测到了引力波。这次引力波事件被认为印证了爱因斯坦的假说，因此也被称为“来自爱因斯坦的圣诞礼物”。

两次引力波都源自黑洞合并

根据爱因斯坦预言，强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。而目前，科学家探测到的两次引力波事件都是由黑洞合并引发的。

首次探测到引力波发生在去年9月14日。根据LIGO公布的信息，两个质量分别为约29倍太阳质量和约36倍太阳质量的黑洞不断靠近，旋转，并最终合并成一个黑洞。据推测，这次合并发生在13亿年前，合并过程中产生的引力波经漫长的传播最终抵达地球。

引力波的引发过程。图为示意图，图片来源：NASA

LIGO第二次探测到引力波，也就是此次宣布的“引力波事件”，是在去年的12月26日。科学家称，两个初始质量分别为约14倍太阳质量和约8倍太阳质量的黑洞，合并成一个约21倍太阳质量的旋转黑洞，产生的引力波经过14亿年的漫长旅行，抵达地球。

此外，研究人员还曾捕捉到第三个“疑似信号”，但由于该信号太过微弱而无法确认。

美国天文学机构功不可没

两次探测到引力波信号，美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)功不可没。而该项目能够成功，靠的则是“几十年磨一剑”，再加上那么一点运气。

LIGO项目的构想最早源于1967年。经过持续不断的研究论证，该项目1991年开建，1999年建成。2002年，LIGO项目正式开始探测，但直到2010年什么也没找到。经过5年的改造升级，2015年9月14日刚试运行没几天，没想到就幸运的“撞到”了引力波。

2016年2月11日，耶路撒冷，希伯来大学的爱因斯坦档案馆馆长RoniGross展示爱因斯坦有关引力波的原始文件。

值得一提的是，在作为中国大陆唯一LIGO科学合作组织成员，清华大学研究团队也在探测引力波的项目中作出了贡献。

探测到引力波的意义

LIGO科学合作组表示，第二次探测到引力波的一个重要意义在于，它能够帮助估算黑洞合并事件的发生概率。

LIGO项目组称，一次探测可能只是个例，而此番再次探测到引力波则证明引力波信号的探测并非罕见事件，有理由预期未来还将有更多探测案例的出现，从而真正开启一个全新的“引力波天文学时代”。

科学家称，以前天文学只能借由电磁波进行观测，但很多物质靠电磁波观测是看不到的。现在测到引力波之后，可以借由引力波观测天体，比如黑洞、暗物质等，研究宇宙早期的结构和演化。

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