时空涟漪:科学家探秘最强宇宙事件引力波
多年来,科学家们一直在致力于探测理论上存在的时空涟漪——引力波。尽管屡遭失败,他们仍然坚持不懈,而最新的研究表明,多个引力波探测器可能最终揭开引力波的神秘面纱。
在全球的四个正在运行的引力波探测器的基础上,科学家们建议在日本、澳大利亚和印度等地增设更多的探测器。这一倡议由德国阿尔伯特-爱因斯坦学会的物理学家伯纳德-舒茨领导的研究团队提出。他们的研究报告已在《经典引力和量子引力》杂志上发布。
引力波是爱因斯坦广义相对论预言的现象,被认为在宇宙中最激烈的事件中产生,如两颗碰撞的中子星。中子星是超新星爆炸后留下的密集死亡恒星,当它们合并时,会释放出强大的引力波,这些引力波可以从地球上观测到。
尽管美国宇航局/欧洲宇航局发射的卫星系统任务“丽莎(LISA)”因缺乏资金而取消,但现有的四个引力波探测器已经在搜寻引力波的存在。预计到2016年,这四项探测器每年平均可以观测到大约四十次中子星合并事件。随着数据分析技术的进步,这一数字预计会增长至每年观测到160次。
舒茨指出,增加三个推荐的新的引力波探测器将显著提高探测概率。他认为,添加这三个探测器后,每年可以探测到大约370颗中子星合并事件,并在几年的运行中累积探测到超过500颗。
探测器可能会遇到由两颗恒星或黑洞相互环绕产生的引力波“短脉冲”。舒茨表示,增加新引力波探测器的有效性大于改善现有投资成本。最新部署的探测器已经获得批准,将增强灵敏度和可靠性,并扩大天空探测覆盖率。这不仅使我们能够探测到更广泛的区域,还将帮助我们研究中子星和伽马射线暴的更多信息。
广义相对论描述了具有质量的物体如何在时空环境下弯曲,就像一个足球放在紧绷的床单上引起的褶皱。引力波就像湖面上的涟漪,由加速物体引起的时空环境失真会逐渐衰减,因此到达地球时非常难以探测到。但舒茨坚信:“在我的认知中,探测引力波将开启调查宇宙的新途径。我们期望频繁地从黑洞合并中探测到引力波,这些引力波将提供真实可靠的信息。”他还补充说:“由于引力波是黑洞唯一的放射线,我们将首次直接观测到黑洞。”引力波还将帮助研究人员探测其他神秘而强大的宇宙事件,如超新星爆炸和伽马射线暴等。
目前,四个探测器中的三个是激光干涉引力波(LIGO)勘测计划的一部分,分别部署在华盛顿州的汉福德市和两个位于路易斯安那州的利文斯顿市。另一个探测器则位于意大利的Cascina地区,作为VIRGO计划的一部分。这些探测器共同构成了全球最大、最灵敏的引力波探测网络。