首次探測到引力波,驗證愛因斯坦預言

首次探測到引力波,驗證愛因斯坦預言

你或許知道,由於你有質量,會對腳下的地面產生壓力,造成非常微小的變形;質量越大,地面的變形就越顯著。但你或許不知道,同樣因為你有質量,還會對周圍的時空造成非常微弱的扭曲;質量越大,時空扭曲得越厲害。這種扭曲會像水波一樣以光速向周圍擴散,被稱為引力波,這就是愛因斯坦廣義相對論的部分理論。

 

愛因斯坦在1915年發表廣義相對論時,或許不會想到,100年以後,有兩個在10億年前互相吞噬的黑洞,會將釋放的引力波從遙遠的宇宙空間傳到地球,並被人類首次直接探測到,將人類對宇宙的認識推向一個新的階段。

 

這兩個黑洞一個是太陽質量的36倍,另一個是太陽質量的29倍,它們在10億年前合併成了一個62倍太陽質量的更大黑洞,將大約3倍太陽質量轉化成了引力波能量,釋放到宇宙空間裡。兩個黑洞距離地球10億光年遠,也就是說,它們釋放的引力波以光速傳播了10億年,才到達地球。

 

據天文學家解釋,在浩瀚的宇宙中,黑洞雙星合併,產生引力波經過地球,在理論上是很常見的。但由於這種影響特別微弱,往往隱藏在各種干擾因素中,無法被直接探測到。而這次探測成功,則要歸功於座落在美國路易斯安娜州和華盛頓州的激光干涉儀引力波探測器(LIGO)。

 

自從20世紀六七十年代起,許多發達國家相繼建設基於激光干涉的引力波探測器,其中便包括美國的 LIGO。

 

LIGO 的兩條邊(干涉臂)長達4公里,互相垂直,激光束在其中反射並產生干涉條紋。LIGO 通過諸多設計排除干擾信息,提高靈敏度,終於在2015年9月14日格林尼治標準時間9點50分45秒,通過干涉條紋的變化,捕捉到了引力波經過地球的痕跡,這次事件被命名為 GW150914。

 

美國當地時間2月11日中午,加州理工學院、麻省理工學院及 LIGO 項目團隊在華盛頓舉行了發布會,正式公布了對引力波的觀測結果,同時這也是人類首次觀測到「雙黑洞」系統。

 

LIGO 項目發起人之一、麻省理工大學物理學家 Rainer Weiss 教授在發布會上表示,「我們開創了一片全新的領域」。

 

引力波的發現或將為宇宙膨脹說提供有力的證據支持。根據這一學說,宇宙起源於137億年前的一次大爆炸,並曾經歷過一段「暴漲」(inflation)時期,所有的一切都在迅速遠離,整個宇宙呈現出膨脹的形態。而由於引力波具有幾乎不衰減的特性,確定它的存在可以為宇宙膨脹理論提供有利的證據,甚至可能幫人類洞悉宇宙的源頭。

 

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