世界各大天文台於 2017 年 10 月 16 號晚上宣布了什麼大事件?
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相關問題:如何看待傳聞 2017 年 10 月 16 日 LIGO 將宣布探測到新的引力波事件?
南京紫金山天文台:北京時間下周一晚 10 點,將會與 NASA 聯合發布重大消息。
歐洲南方天文台:北京時間下周一晚 10 點,將會發布重大消息。
清華大學 LIGO 工作組:北京時間下周二上午,將會發布重大消息。
澳大利亞 OzGrav 團隊:北京時間下周二上午,將會發布重大消息
北京時間2017年10月16日22點,多國科學家聯合宣布發現「雙中子星引力波事件及電磁對應體」,中國科學家和天文設備參與其中。
2017年8月17日,LIGO和Virgo(歐洲「室女座」引力波探測器)共同探測到的不同以往的新型引力波事件GW
170817,是人類首次直接探測到由兩顆中子星併合產生的引力波。隨後的幾秒之內,美國宇航局Fermi伽馬射線衛星和歐洲INTEGRAL衛星都探測到了一個極弱的短時標伽馬暴GRB
170817A。全球有幾十台天文設備對GW 170817開展了後隨觀測,確定這次引力波事件發生在距離地球1.3億光年之外的編號為NGC
4993的星系中。
我國第一顆空間X射線天文衛星——慧眼HXMT望遠鏡——在引力波事件發生時成功監測了引力波源所在的天區,對其伽馬射線電磁對應體(簡稱引力波閃)在高能區(MeV,百萬電子伏特)的輻射性質給出了嚴格的限制,為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機製做出了重要貢獻,相關探測結果發表在報告此次歷史性發現的研究論文中。
圖1:AST3-2在8月18日觀測窗口期內引力波光學信號(紅色方框內)。
同時,自北京時間2017年8月18日21:10起(即距離此次引力波事件發生24小時後),中國南極巡天望遠鏡AST3合作團隊利用正在中國南極崑崙站運行的第2台望遠鏡AST3-2對GW
170817開展了有效的觀測,此次觀測持續到8月28日,期間獲得了大量的重要數據,並探測到此次引力波事件的光學信號(圖1)。
本次發現的引力波事件跟以往發現的雙黑洞併合不同,它由兩顆中子星併合產生。此前科學家理論預言雙中子星併合不僅能產生引力波,而且能產生電磁波,即引力波電磁對應體,因此本次探測到引力波以及電磁對應體是天文學家期待已久的重大發現。
這是人類第一次同時探測到引力波及其電磁對應體,是引力波天文學的極為重要的里程碑,在天文學以及物理學發展史上具有劃時代的意義,正式開啟了多信使引力波天文學時代。
中國科學家獲得的這些數據和全球其他天文台的觀測結果一起揭示了此次雙中子星併合拋射出1
%量級太陽質量(超過3000
個地球質量)的物質,這些物質以0.3倍的光速被拋到星際空間,拋射過程中部分物質發生核合成,形成比鐵還重的元素。因此,這次引力波光學對應體的發現,證實了雙中子星併合事件是宇宙中大部分超重元素(金、銀)的起源。
雖然此前人們普遍預計像本次事件這樣近距離(40
Mpc,約1.3億光年)的雙中子星併合產生的引力波閃將非常明亮,但慧眼(以及其它伽馬射線望遠鏡)在MeV能區沒有探測到高能輻射,表明本次引力波閃非常暗弱且能譜較軟,跟理論預言相差甚遠,具有非常特殊的輻射性質。慧眼望遠鏡憑藉強大的探測性能,對該引力波閃在MeV能區的輻射性質給出了嚴格的上限約束(如下圖)。
圖:慧眼望遠鏡的探測結果。對本次引力波事件產生的高能電磁對應體,即編號為GRB170817A的伽馬暴,及其先兆和延展輻射在MeV能區的輻射性質給出了嚴格的上限約束。
鑒於慧眼觀測限制的重要性,慧眼望遠鏡不僅以合作組形式加入了報告本次歷史性發現的論文(即發現論文),而且在論文的正文部分報告了觀測結果。該發現論文是關於該引力波事件的同時發表的一系列論文中最核心的領頭論文,已於10月16日正式發表。
除了參與上述歷史性的發現論文,慧眼望遠鏡的詳細分析結果以獨立論文的形式已於10月16日同步發表在《中國科學:物理學力學天文學》雜誌英文版的網頁版。
引力波是1916年愛因斯坦建立廣義相對論後的預言。極端天體物理過程中引力場急劇變化,產生時空擾動並向外傳播,人們形象地稱之為「時空漣漪」。自從2015年9月14日LIGO首先發現雙黑洞併合產生的引力波事件(編號GW150914)以來,已經探測到4例引力波事件,包括前不久LIGO和Virgo聯合探測的GW170814。
引力波的直接探測剛剛獲得了2017年度諾貝爾物理學獎。探測引力波電磁對應體對研究引力波事件、宇宙學以及基礎物理具有不可替代的決定性作用,因此,人們普遍認為這次同時發現GW170817及其電磁輻射是引力波研究的一個新的里程碑。
圖2:慧眼望遠鏡示意圖
圖3:雙中子星併合過程既能產生引力波,又能產生電磁波(圖片來自網路)
慧眼望遠鏡由國家國防科技工業局和中國科學院聯合資助建造,於2017年6月15日從酒泉衛星發射中心發射升空,開始為期5個月的試運行。中科院高能物理研究所(粒子天體物理重點實驗室)負責望遠鏡觀測運行以及數據處理。參與本次引力波事件觀測時,慧眼望遠鏡剛剛試運行2個月。
圖4:第二台南極巡天望遠鏡AST3-2
AST3-2是我國在崑崙站安裝的第二台南極巡天望遠鏡(圖4)。其有效通光口徑50厘米,是南極現有最大的光學望遠鏡,並且完全實現了極端環境下的無人值守全自動觀測。目前,AST3-2主要進行超新星巡天、系外行星搜尋、引力波光學對應體探測等天文前沿研究。
所謂it"s the top secret, so everyone knows it 從天文上講這次發現的意義可以說是比黑洞碰撞大太多,蓋因黑洞碰撞的物理模型相對簡單,又幾乎不會產生任何電磁輻射,而中子星碰撞則牽涉到中子星的物態方程,又會由於自身的強磁場在各個波段產生大量的輻射,可獲得的信息自然遠來的多。打個比方,我們原來的望遠鏡只能看,是個聾子,有了LIGO我們雖然能聽了,但聽得到的我們又看不到。這次的事件,我們就既能看到又能聽到,做個引力波和電磁輻射的交叉比對,能獲取的信息量和解決的問題就多很多。譬如說我們之前一直不知道短伽馬射線暴的成因,這下一比對我們就能確認中子星碰撞是一個可能的來源。
同時這個發現對物理的其他領域也意義非凡。中子星可以說是宇宙中通常物質構成的條件最極端的天體,密度最大,磁場極強,物質已經不能以原子形式存在,因此中子星研究和凝聚態以及高能物理都有相關之處。如圖所示,有形形色色的不同物理模型嘗試去研究中子星的內部結構,然而由於觀測上的困難我們之前無法驗證任何一個。這次事件,有可能給這些研究帶來曙光,或許可以給別的領域也提供新的觀測證據。
(然而我本來想下學期做的一個研究就沒做頭咯[捂臉][捂臉][捂臉][捂臉]
無他,LIGO 觀測到的雙中子星合併發出的引力波,Nature 前兩天已經大嘴巴泄密了……和之前的雙黑洞引力波不同的是,這次的觀測會伴隨電磁輻射和拋出物質,把傳統天文學和引力波天文學統一一塊了。
說實話很希望是那個戴森球。但似乎要接受那玩意並不是戴森球的現實了。Sad
作者:
唐弘銘,博士研究生,Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Manchester, UK
何川,碩士研究生,國家天文台
北京時間10月16日22點,LIGO(激光干涉引力波天文台)、VIRGO(「處女座」引力波探測器)聯合全球數十家天文機構舉辦新聞發布會,共同宣佈於今年8月17日捕捉到由兩個質量分別為1.1和1.6個太陽質量的中子星併合所產生的引力波信號(GW170817),該雙星系統位於距離我們約40兆秒差距的地方。本次引力波探測事件與伽瑪暴事件 GRB 170817A相關聯,首次證實了中子星—中子星併合與短伽瑪暴的相互關係。其後進行的電磁波對應體觀測以及電磁譜觀測,進一步證實了這是一個中子星碰撞事件。本次探測時間是人類第五次探測到來自宇宙的引力波信號[0]。
雙中子星併合藝術示意圖 Robin Dienel/The Carnegie Institution for Science
根據理論預言[1],有中子星參與的緻密星併合過程,除了釋放引力波,還會伴隨有電磁輻射。由於人類在對宇宙的電磁波探測上有更加成熟的技術和豐富的經驗,天文學家可以通過電磁波多波段的聯合觀測獲取更多信息。本次引力波信號已經通過全球多家天文台的觀測證實,發現了其電磁波對應體。在LIGO、VIRGO觀測到信號後的幾秒之內,美國宇航局Fermi伽瑪射線衛星和歐洲INTEGRAL衛星都探測到了一個極弱的短時標伽瑪暴GRB 170817A。全球有幾十台天文設備對GW 170817開展了後隨觀測,確定這次的引力波事件發生在距離地球1.3億光年之外的編號為NGC 4993的星系中。這就意味著,從今以後,人類對引力波的探測再也不是「盲人摸象」了。
中子星與中子星併合
中子星是恆星演化到末期,經由引力坍縮發生超新星爆炸之後,可能成為的少數終點之一。在其形成過程中,恆星遭受劇烈的壓縮,其組成物質中的電子併入質子轉化成中子,最終成為直徑只有十餘公里,質量卻有太陽數倍的緻密星體。中子星的密度極高,每立方厘米便可重達數十億噸。中子星的旋轉速度極快,由於其磁軸和自轉軸並不重合,磁場旋轉時所產生的輻射可能會以「一明一滅」的方式傳到地球,有如人眨眼,因而被人類所觀測到,此時被稱作脈衝星[2]。
雙中子星併合過程研究和引力波探測的淵源,早在幾十年前就已埋下了種子。1974年,Russell Alan Hulse 和 Joseph Hooton Taylor, Jr. 利用305米口徑的阿雷西伯望遠鏡共同發現了第一對中子星 (Neutron Star pair) PSR J1915-1606 [3]。PSR J1915-1606S是一對在射電波段有周期性脈衝輻射的中子星—脈衝星。觀測結果顯示,這兩顆質量約為1.4太陽質量的脈衝星軌道周期約為3秒,其軌道直徑有逐漸收縮的趨勢。愛因斯坦的廣義相對論曾預言,雙脈衝星的運動如果釋放引力波,將導致脈衝星到達近星點(類比於地球公轉的「近日點」)的時機有些微的提前。事實上,由於引力場的存在,PSR J1915-1606在經度上平均每年將其近星點提前4度。這一發現被認為是引力波存在的間接證據。1993年,Russell 和 Joseph 於1993年因為發現這一中子星對,且對它進行了大量後續分析被授予諾貝爾物理學獎。評審委員會認為,這兩位得獎者及其團隊發現了一種全新類型的脈衝星,並為研究廣義相對論提供了新的可能[4]。
PSR J1915-1606 軌道衰減曲線[3]
Russell 和 Joseph 的研究暗示著雙中子星對和引力波的相關研究大有可為。此後的若干年裡,科學家們在該領域做了不少工作:曹周鍵博士和潘奕博士等科學家曾在引力波理論模型EOBNR創建與數值相對論結論比對上做出重要貢獻[5],為LIGO進行黑洞—黑洞併合過程的引力波探測提供了一定理論支持。而基於此前發現的雙中子星對的觀測結果,Shibata Masaru博士等人則進行了雙中子星併合模型的數值模擬工作,並為本次雙中子星併合事件的觀測提供了一定的理論依據[6]。
中子星—中子星併合過程模擬及其對應引力波波形[6]
從併合過程和引力波探測來說,雙中子星對的併合包括旋進、碰撞、鈴宕三個過程,會產生相對應的引力波波形。在這一系列的併合過程中,大部分物質會成為新的中心天體(大部分是黑洞)的一部分,而剩下的物質要麼以碎屑或千新星(亮度約為新星的1000倍)的形式被拋射開去,要麼被中心黑洞吸引構成吸積盤[6]。總的來說,這一過程可能釋放引力波、產生千新星和短伽瑪暴。千新星和短伽瑪暴的餘輝還能產生可觀的電磁輻射。
中子星對碰撞後周圍環境的可能物質構成[6]
中子星對碰撞濺射產生碎屑盤的密度分布[6]
千新星與短伽瑪暴
「千新星」的理論最早由李立新教授和Paczyński教授在1998年提出[7],研究指出,緻密天體(如中子星)在相互旋進與併合時,將會有近似各向同性的富中子化物質拋射,通過快中子俘獲過程,這些拋射物能夠合成大量重元素,而重元素的衰變則會加熱拋射物,使其發出可觀的可見光與近紅外輻射,這種現象將如同超新星一樣,但持續時間較短。這種現象被稱為「李- Paczyński巨新星」。後續的研究指出,這種現象比超新星亮度更低,但其亮度大約可達新星的1000倍[8],故而又被稱為「千新星」。2013年,英國天文學家首次通過HST對短伽馬射線爆GRB130603B的餘輝的觀測發現了巨新星的跡象[9]。
短暴或長短暴、引力波信號、巨新星信號的關聯性示意圖
長久以來,尋找中子星一度只有通過脈衝星這一種手段,直到後來,短伽馬射線暴被認為來源於雙中子星或黑洞-中子星併合[10]。我國的中國科學院紫金山天文台領銜成立了國際工作組來系統分析處理了過去10年內的短暴的餘輝數據,從中成功發現了兩顆千新星[11][12],並首次對巨新星與短暴/長短暴的關聯性進行了統計分析,發現每個短暴/長短暴很可能都伴隨著一個巨新星。這表明巨新星普遍存在,是引力波事件的極佳電磁輻射對應體[12]。與幾乎只能在極窄的噴流方向上才能探測到的短暴不同,引力波與巨新星信號可以在極寬的角度範圍內被探測到,因此巨新星與引力波事件的成協性將更為普遍。
(a) GRB 050709的光學輻射;(b) GRB 050709光學輻射扣除餘輝成分後留下的「奇異」信號與「中子星黑洞併合模型預期的巨新星輻射」的比較;(c) 2.5天處的「奇異」能譜與一個巨新星模型預言的比較[12]。
此次引力波事件,同時觀測到了對應的千新星事件與伽馬暴事件,印證了之前一連串的理論、觀測研究,無疑是令人振奮的。同時這也預示著,緻密星並和事件與引力波、千新星、短暴等事件將會有強烈的相關性,在今後的觀測中,可以相互作為指引,使得我們對相關事件的觀測更加高效、有針對性。
本次發現的意義非比尋常
LIGO和VIRGO直接探測到中子星—中子星併合事件所產生的引力波,以及對中子星併合過程的研究,又有著怎樣的科學意義呢?我們可以舉些直觀的例子。在前文中我們提到,一些碰撞過程中產生的碎屑會離開中心天體。這些碎屑質量約為太陽質量的0.001倍到0.1倍,速度則在光速的10%到30%之間[13]。這些碎屑會像超新星爆發那樣以近球狀濺射開來,並很可能作為快速中子捕捉過程(r-process)的發生地存在[7]。快速中子捕捉過程被認作是生成比鐵元素更重的元素的重要來源:重核在放射性衰變尚未發生以前就捕獲中子,從而生成更重的元素(如金、銀等)。因此,對中子星併合過程及其噴射出的碎屑的研究,或許能一定程度解答原子序數大於26(鐵)的元素如何生成這一難題。
金晶體 by Alchemist-hp from wikipedia
除了有助於研究重元素的生成機制,直接探測到中子星-中子星併合過程產生的引力波為科學家們帶來的益處要比探測雙黑洞併合產生的引力波來得多[14]。首先,中子星-中子星的併合過程可以伴隨電磁波對應體的觀測。儘管VITGO的加入讓當前引力波觀測在探測事件發生方位上精度提高了十倍,但較於有確定的電磁波對應體的精度仍有很大距離。電磁波對應體的精確定位,能夠讓科學家們了解雙子星對併合與周圍電磁場、星系介質等有更多的認識。另外,由於中子星是天然的超高密度天體,中子星對及其併合過程的研究對短伽瑪暴起源、超高密度物理等研究領域也大有裨益。
今年是中子星發現50周年,本次引力波探測事件的發布可說是錦上添花。從科學層面考量,這一事件的探測暗示著雙中子星併合事件的發生幾率比此前預計得可能更為樂觀。可以預見,對中子星併合事件的引力波探測和其它研究工作還將繼續,並在未來獲得更多令人可喜的科學成果。
參考文獻:
[0] B.P. Abbott et al., 2017,PRL 119, 161101
[1] Lattimer J M, Schramm D N. Black-hole-neutron-star collisions[J]. The Astrophysical Journal, 1974, 192: L145-L147.
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Neutron_star 2017-10-16
[3] Hulse, R. A. and Taylor, J. H., 1975, AJ, vol. 195, pt. 2, p. 51-53
[4] https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1993/index.html Retrieved 2017-10-16
[5] Cao, Zhoujian, Galaviz Li, Lifang, 2013, Physical Review D, vol. 87, Issue 10, id. 104029
[6] Masaru Shibata, 2016, Nuclear Physics, Section A, Volume 956, p. 225-232
[7] Li L X, Paczyński B. Transient events from neutron star mergers[J]. The Astrophysical Journal Letters, 1998, 507(1): L59.
[8] Metzger B D, Martínez-Pinedo G, Darbha S, et al. Electromagnetic counterparts of compact object mergers powered by the radioactive decay of r-process nuclei[J]. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2010, 406(4): 2650-2662.
[9] Tanvir N R, Levan A J, Fruchter A S, et al. A" kilonova" associated with short-duration gamma-ray burst 130603B[J]. arXiv preprint arXiv:1306.4971, 2013.
[10] Nakar E. Short-hard gamma-ray bursts[J]. Physics Reports, 2007, 442(1): 166-236.
[11] Yang B, Jin Z P, Li X, et al. A possible macronova in the late afterglow of the long-short burst GRB 060614[J]. Nature communications, 2015, 6.
[12] Jin Z P, Hotokezaka K, Li X, et al. The Macronova in GRB 050709 and the GRB-macronova connection[J]. Nature communications, 2016, 7: 12898.
[13] 劉博洋《聽說整個天文界都嗨了!難道真的是因為這個?》,果殼科學人
[14] http://nautil.us/blog/what-the-rumored-neutron-star-merger-might-teach-us Retrieved 2017-10-16
讓新華網告訴你
都別瞎猜了,什麼外星生命,什麼戴森球,什麼暗物質暗能量,都沒影的事。早就有消息透露出來,是發現兩顆中子星合併,再次驗證了引力波理論。
我們來分析一下:首先是發布主體,全世界最牛逼的各大天文台聯合發布,肯定是史無前例的大發現,並且是宇宙深空的,因為普通天文愛好者沒有任何消息,只有最厲害的天文台才能確認這個發現的真實性;其二,發布時間是北京時間晚上十點,全世界絕大部分人口都沒有休息,這是要第一時間讓全世界同時知道的大事情,關係到全人類的未來;其三,不是由政府部門發布,並且到目前沒有任何政府軍隊方面的動作,那就不是能馬上影響人類存亡的危機,那麼符合條件有如下幾種可能:一,引力波方面的新發現;二,時間空間方面的突破;三,地外生命或類地行星方面的新發現;四,黑洞研究的重大突破
以上,我瞎說胡謅的(手動捂臉)
10月19日22:30分更新:我媳婦說,讓你一屁崩著啦(手動笑哭)
LIGO或首次探測到中子星合併產生的引力波信號!
這種發現,能更精準地驗證愛因斯坦相對論對引力波的預測,
還能為研究中子星起源提供更多線索。
中子星合併後是形成更大的中子星還是成為全新的黑洞?
通過引力波信號的相關數據,
將為科學家了解黑洞和中子星等天體的起源和特性,提供重要途徑。
自從上次被坑後,我再也不信這種新聞了
那次我和妹子說晚上將會有NASA關於非常大的事件會在晚上發布。
結果到了晚上,我只能把發現了一個新生黑洞這種苦澀的新聞
用盡我畢生所學來盡量在妹子面前說的重要些.
妹子:「哦 」
我對新聞媒體有句mmp不知當不當講
來自澎湃的回答
應該是在專業人士看來非常重磅,而普通人看來:哦。的信息
科學界最近發生了一件大事,為了觀測百年前愛因斯坦預言存在的"引力波",耗資數十億美元的引力波觀測裝置"LIGO"終於獲得了成功,捕捉到了一個0.2秒的引力波信號。這一事件在科學界可以說是里程碑式的事件,這是人類第一次用觀測手段證實廣義相對論,儘管對水星近日點運動的觀測也可以證明廣義相對論的正確,但這遠遠沒有對引力波的直接觀測來得更震撼人心。愛因斯坦的廣義相對論在科學領域已經廣為認可,甚至廣義相對論的應用也已經深入我們的日常生活,比如GPS導航信號如果不經過廣義相對論的修正根本無法使用。但是對普通人來說,引力波被觀測證實的新聞和充斥媒體的八卦新聞一樣,只不過是給人增加一點談資,似乎並沒有多大意義。然而,如果仔細思量這一科學事件,會發現其中蘊含著一個與每個人都密切相關的秘密,這個秘密包含著這樣一些信息:我們生活的世界是怎樣的一個世界?生命的本質是什麼?活著的意義是什麼?當然,對於有些人來說,即使是這些問題也是沒有意義的,因為有些人活著只為了賺錢,賺錢只為了活著。
那麼,我們究竟可以從引力波事件中讀出怎樣的信息呢?
要理解引力波,我們要從最簡單的一維波開始。兩人分別拿著一根長繩的兩端,當一個人給於這根繩子以能量——抖動一下,會看到這能量以波動的形式沿著繩子傳遞到另一端,這就是一維的波動。一維的波動可以在更高的維度,二維的平面或三維的立體空間中得到展示,而處在一維之中的生物是無法感知的。想像一隻體積無限小的螞蟻,它的一生都在一根直徑無限細的長繩上度過,在不考慮地球重力空氣阻力等三維空間因素對長繩和螞蟻的影響下,長繩中的波動,對螞蟻來說是不存在的。
螞蟻一生只有三種動作,前進、停止和後退,不論長繩多麼劇烈的抖動,對螞蟻做這三種動作沒有任何影響,因而對螞蟻來說,一維的波動並不存在。 但是,一個具有二維視角的生物,會將一維的波動看得很清楚,因為一維的波動在二維的平面中會完整的展示出波動的形狀。這個二維生物有可能因而恥笑一維螞蟻的無知。
當世界只是一個平面的時候,平面里的生物是無法理解象升高、降低、跳躍、起伏等這類三維空間里才有的辭彙,這是視角決定的。同理,當一個波動發生在二維平面世界,二維生物同樣無法感知。對於二維生物來說,世界從來都是平的(對於二維世界生物的詞典里,甚至連"平"這個辭彙也沒有,因為"平"是和"高""低"等三維世界辭彙相對應的概念),所謂的平面波動,那是完全的臆測。但是,作為三維世界的我們,可以清楚的觀測到二維平面的波動,例如水面泛起的漣漪。二維波動在三維空間可以得到完整的展示和體現。當波動發生在三維空間會怎樣?這就是引力波。
是的,我們的空間是會發生扭曲變形的。如果你難以理解什麼是空間的扭曲變形,那很正常,因為我們已經太習慣於三維時空觀了。就像一維螞蟻理解不了一維波動,二維生物理解不了平面波動,習慣於三維時空觀的我們同樣難以理解什麼是時空的波動,因為波動的形態只有在更高的維度上才可能完整展示。但是,弔詭的是,作為三維生物的人類,居然可以實測到這種波動!這是最奇特的地方!
如前所述,一維螞蟻世界只有三種經驗,前進、停止和後退,基於這種經驗發展出的科學也只能是一維線性科學,比如關於前進和後退速度的理論,但絕無可能發展出可以觀測一維波動的科學,因為這已經超出了一維生物的經驗,在一維世界裡,如果談論一維波動什麼的,那絕對是屬於非理性的玄學或宗教。
同理,二維世界的科學也只可能限定於二維平面世界的經驗,當然會比一維世界顯得更高級,比如不僅有前進後退,還可以轉圈,可以左右轉彎,因此能發展出二維平面科學,用二維平面科學技術就可以觀測到發生在一維的波動。但是同樣的,二維生物絕無可能發展出觀測二維波動的科學,象"高度"、"跳躍"、"平面"等辭彙在二維世界是不存在的,在二維世界裡談論平面波動什麼的,同樣屬於非理性的玄學或宗教,因為這完全沒有任何實踐經驗支撐。
引力波被證實這一事件的奇特性在於,三維世界裡的人類竟然可以觀測到三維世界的波動,這在邏輯上是說不通的。如果我們現有的科學理論完全是脫胎於三維時空,那麼從邏輯上就不可能推導出可觀測三維時空波動變形的理論。現實是,引力波這種時空的波動的確被觀測到了,這隻有三種可能:一、觀測信號為假信號,廣義相對論依然無法證實;二、人類並非只是生活在三維空間;三、現有的科學理論中有某個要素的來源是超越三維時空的。第一種情況中,假信號的可能性的確存在。假信號不僅可能來源於各種干擾源和噪音,比如各種震動、電力的干擾等等,還可能來源於某種人為的欺騙,比如人為輸入的假信號。
在此,我們有必要信任人類科學家的科學精神,觀測引力波的項目"LIGO"不僅耗資巨大,牽涉的科學家亦多達百位,為此耗費的時間長達三十多年。選擇相信這次的觀測結果,是一個理性的選擇。即使拋開這些,觀測到引力波也僅僅是個時間問題,因為廣義相對論已被全方位的證實,好比款已到賬,只差去銀行取出來這一步。對此物理學家們心裡明白得很,否則也無法說服政府來投資興建如此耗資巨大的工程。比如中國的引力波探測工程"天琴計劃"也在不久前啟動,預計耗資150億人民幣。
第二種可能,人類並非只是生活在三維空間。對於這一點,我們即無法證實也無法證偽。有個平行宇宙理論就認為,存在著無數多的平行宇宙空間,我們在生活中每時每刻的選擇都可能導致一次空間的分裂,因而存在著無數種可能性的空間。這種理論,其實和宗教神學一樣,可以選擇相信或不信,是個人的自由,但卻不是基於科學精神的理性選擇。
第三種可能,即廣義相對論中,有某個要素是超越於三維空間的。正因為有這樣一個要素的存在,我們的科學家才可能發展出可對三維世界波動進行觀測的理論和方案。那麼這一個要素是什麼呢?
事實上,這個要素很容易被找到,它就是光速。"LIGO"計劃的本質就是利用光速在真空中傳播速度恆定這一定律來檢測空間中兩個方向的光到達同一地點的時間,當排除干擾後,如果兩個等距的光線傳播時間不同則說明空間在一個方向發生了拉伸,在另一個方向發生了壓縮。
如果沒有光速恆定這一要素,人類是不可能感知到三維空間被拉伸或壓縮等變化的。設想一下,如果我們生活的空間以及所有的一切在某天突然暴漲了100倍,甚至連光速都快了100倍,你能感知到嗎?事實是不能。這種等比例的增長或壓縮對我們來說沒有任何意義,這也是一維和二維生物感知不到自身世界變化的根本原因。
但有一種情況是例外:假如,二維平面在一維世界產生了一個投影,智慧的一維生物或許會對這投影進行研究,找出其中的規律。雖然他們最終不可能超越一維世界,但他們的確有可能感知到二維世界。三維世界如果在二維世界產生投影,二維智慧生物也可能對這投影進行研究,雖然他們不可能超越二維平面來"看到"三維世界,但是卻的確可以通過理論來感知到高維世界的存在。同樣的,高維世界可以在三維世界產生投影,引力波的觀測結果表明,我們這些三維世界的生物的的確確感知到了空間的變化,而光速就很可能是高維世界在我們三維世界的投影!
愛因斯坦在1916年提出了引力波的概念。起初,引力波曾遭到了物理學家的質疑。從理論的角度看,引力波的存在仰仗的是時空與其他物理實體之間的微妙差異。此外,通過實驗探測引力波是極為困難的。
引力波是廣義相對論的預言產物,而廣義相對論在20世紀已經被無數的觀測和實驗所證實。此外,一些天文觀測為引力波的存在提供了間接證據。物理學家甚至算出了引力波的一些特徵值,比如傳播速度。引力波在真空中的傳播速度等於光速,與廣義相對論的預測一致。
2016年2月11日,LIGO科學合作組織宣布他們已經探測到了引力波。2017年9月28日,LIGO和Virgo合作組宣布首次聯合探測到來自雙黑洞合併的引力波。現在,再沒人懷疑引力波的存在了。
其實,可以通俗的理解一下引力波:
樂器發出的聲音滿載著信息。聆聽音樂時,我們可以推論出演奏音樂的樂器的種類(如管樂器或者弦樂器)和質地(銅製的或是木製的),我們甚至可以評價樂手技藝的精湛程度。所有這些信息的載體是聲波,這是一種以固定速率向外傳播的空氣擾動。物理學家也借用這個概念來研究宇宙。只不過,在宇宙中傳導波的介質並不是空氣,而是時空;而這種波不再是聲波,而是引力波,是一種時空扭曲的漣漪。
可參見引力波相關專題:引力波 - 致知網
感謝各位點贊。其實到目前為止,科學家已經四次探測到引力波(可參見:科學家第四次探測到引力波),但都是由黑洞合併產生的。有人猜測,「2017年10月16號晚上要宣布的重大事件」是首次探測到兩個中子星合併的引力波效應。此前,其實已經有苗頭被媒體曝了出來,可參見——科學家或檢測到兩顆中子星融合造成的時空漣漪(文章同時解答了為什麼中子星碰撞引發的引力波效應更被科學家重視。)
中子星是一種很神奇的恆星天體。可以理解為一種大質量恆星(一般1.5-2倍於太陽質量)超新星爆發後的死亡殘骸,其自身質量又不足以支持繼續坍塌為黑洞(感謝 @黑暗放逐 此處糾正)。
其神奇之處就是因為自身的重力太過強大,以至於把其組成物質的原子核外的電子給壓進了原子核,與原子核內的質子中和成中子。中子星就是這樣一堆由實實在在的中子組成的。
可以想像,我們的身體雖然由原子組成,其實原子核與電子之間的空隙比我們想像的要大許多,所以我們的質量也「常規」很多。從一定程度上說,我們就像是透明的。做一個形象的比喻,如果中子星是鉛球,我們就像是紗做的。
中子星是除了黑洞之外密度最大的天體:一塊方糖大小的中子星物質就重約10億噸(可參見專題:中子星 - 致知網)。
再補充:前兩天新聞報道中提到的我國的FAST,同時也是全球最大的單體射電望遠鏡投入使用後,首次探測到脈衝星信號。脈衝星就是一種中子星。有興趣的可以搜索相關新聞了解。
答案揭曉了——
北京時間2017年10月16日22點,美國國家科學基金會召開新聞發布會,宣布激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波天文台(Virgo)於2017年8月17日首次發現雙中子星併合引力波事件,國際引力波電磁對應體觀測聯盟發現該引力波事件的電磁對應體。
有圖才有真相:引力波源頭終於出現在視線中 - 致知網
而且我國第一顆空間X射線天文衛星——慧眼HXMT望遠鏡(以下簡稱「慧眼」望遠鏡)對此次引力波事件發生進行了成功監測,為全面理解該引力波事件和引力波閃的物理機製做出了重要貢獻,不僅以合作組形式加入了報告本次歷史性發現的論文(即發現論文),而且在論文的正文部分報告了觀測結果。人類首次發現雙中子星併合引力波 中國貢獻突出
因為此次引力波事件具有極為重要的意義,天文學家使用了大量的地面和空間望遠鏡進行觀測,形成了一場天文學歷史上極為罕見的全球規模的聯合觀測。然而,引力波事件發生時僅有4台X射線和伽馬射線望遠鏡成功監測到爆發天區,中國的「慧眼」望遠鏡便是其中之一。
ESO Telescopes Observe First Light from Gravitational Wave Source - Merging neutron stars scatter gold and platinum into space
確實是電磁波。。
雙中子星合併發出引力波,如果不是,直播吃翔,立答為證。上次火星上發現個水搞得跟發現外星人似的。。這次,boring。。
腦洞一波,坐等打臉,太陽系內發現了新的行星。
我真的特別想跟內行們一起性奮,所以可以給我一份外行看得懂的科普么?
綜合以上答案,我覺得不會是什麼以前從未發現過的新事物,估計某個研究有了突破性的進展。
還聯合發布……如果是個驚天動地的新聞,能瞞得住?估計哪方會控制不住我記幾啊!新聞媒體肯定聞風而起啊,所以說應該是略晦澀的研究結果。然後又有點小趣味值得來造勢。
廢話一堆,反正不是發現外星人對我來說都不是大事,不能超光速不能宇宙那麼大我想去看看……其他就湊個熱鬧雙中子星合併產生了新的引力波。
與此前發現的引力波信號相比,雙中子星併合產生的引力波具有不同的特徵:雙黑洞併合產生的引力波非常短暫,一般持續1秒甚至更短;但雙中子星併合產生的引力波可以持續1分鐘之久。
更長的引力波信號時長允許科學家對愛因斯坦的廣義相對論進行更為精確的檢驗。
世界各地的天文望遠鏡紛紛向星系NGC4993的方向望去,其中包括美國國家航空航天局(NASA)的哈勃太空望遠鏡、歐洲南方天文台的甚大望遠鏡以及阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波陣列等小行星來了???
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