通过控制这两个互相垂直干涉臂的长度,直播,这两束激光是可以互相抵掉的,这时候输出端口上我们就无法读到光信号。当有引力波通过,会引起时空变形,一个臂的长度会变长,另一个臂的长度变短,从而造成光程差,激光干涉条纹会因此发生变化。 从原理上看,LIGO 的引力波探测器相比普通的迈克尔逊干涉仪没有多少区别,但 LIGO 用的激光干涉仪在减震、光源、数据处理上做了大量的改进,让其使用的设备拥有远超之前探测设备的精度。 LIGO 有两个这样的 L 型引力波探测器,一个在美国的路易斯安那州的利文斯顿(Livingston),一个在华盛顿州的汉福德(Hanford ),汇集了 1000 名来自世界各地的科学家和工程师。另外,LIGO 还和意大利的 VIRGO 探测站进行合作,后者汇集了 250 名科学家和工程师。 事实上,在 LIGO 使用现在的设备之前,已经使用了上一代的设备探测了十年之久,不过一无所获。之后,LIGO 花了四年的时间改进设备,并于 2015 年将新设备开始投入使用,随后就探测到了引力波。 第一次探测到引力波 在 2015 年 9 月 14 日,引力波穿过地球,它首先通过了路易斯安那的引力波探测器,7 毫秒之后通过了华盛顿的探测器。 在经过了严谨的数据分析后,LIGO 得出,这次探测到的引力波是两个黑洞在互相融合期间释放出的,这次的融合发生在 13 亿年前,之后它们发出的引力波就开始向着包括地球在内的宇宙各个地方进行传播。 这两个黑洞的初始质量大约为太阳的 30 倍,以 0.5 倍光速的速度绕着对方旋转。二者融合之后,大约 3 倍太阳质量的物质转化为能量,以引力波的形式释放出来,瞬间的功率超过了宇宙中所有恒星的功率之和。当然,这些能量并不是以光的形式释放的,而是全部以空间形变的方式。 在对探测的信号进行处理后,我们可以直接用声音的方式听到引力波。在文章开头的这段视频中,首先你会先听到探测器的噪音,然后你会听到声音的频率不断提高,这段声音对应的就是两个黑洞从互相旋转并合并的状态。视频中会听到两段声音,第一段是探测器探测出来的真实声音频率,它的音调比较低,不太明显,第二段声音中,我们提高了声音的频率,可以更容易地听到。这是人类第一段来自引力波的声音,在 12 月 25 日,我们第二次探测到了引力波,这也是两个黑洞融合时产生的,不过这次的强度要明显比第一次低一些。 这一次成功探测让我们无比兴奋,它让引力波天文学终于可以正式被确立,而我们是最早的见证者。 在爱因斯坦预测了引力波存在一个世纪之后,我们终于直接探测到了引力波。在这一过程中,我们还探测到了一种像恒星一样质量巨大的新型黑洞(质量比任何用 X 光探测到的黑洞都要巨大),并且还证明了成对、并互相融合的黑洞是存在的。 引力波成功的探测扩大了我们的视野,在探索宇宙未知世界的又迈出了一步。此外,它还正面了爱因斯坦的广义相对论是正确的。 除了这两次成功的探测,我们还探测到了另外一次可能的引力波,但由于信号过于微弱,我们还不能完全确定。 未来每天都能探测到引力波? 在未来的数年里,我们会继续提高探测设备的灵敏度。 如果未来两年内我们设备可以达到了规划的灵敏度,我们每天都可以探测到一次两个黑洞的融合。有了更灵敏的设备,我们还可以探测到中子星的彼此融合。中子星是恒星演化到末期,重力崩溃发生超新星爆炸之后形成的星体,成功探测后,我们会对原子核物理学中的极端材料有更多的了解。 我们还会将光学望远镜、射电望远镜,伽马射线望远镜加入到探测系统,或许用不了多久,我们就会有很多之前完全未曾想象的发现。
经过了过去几百年的发展,我们对行星、银河系、尘埃、光、亚原子等宇宙中的元素已经有了很多的理解,但我们所理解的东西可能只占到了 5%,还有 95% 的东西,比如暗物质、暗能量,是我们现在未曾了解的,这样一想我们还挺无知的。 (责任编辑:本港台直播) |