引力波知允,如今已成為當(dāng)代前沿科學(xué)的圣杯搭独,LIGO則成為觀測引力波的圣殿。
自從2016年2月LIGO重磅宣布:人類首次探測到引力波以來廊镜,迄今為止總計(jì)發(fā)現(xiàn)11次引力波事件牙肝。
但細(xì)心的人可能已經(jīng)覺察到,整個(gè)2018年沒發(fā)現(xiàn)一次引力波嗤朴,就好像宇宙突然關(guān)掉了引力波……
到底咋回事配椭?
就在一年前,LIGO開啟一系列的硬件升級雹姊,最重要的兩組設(shè)備被關(guān)閉了股缸,所以貌似人間蒸發(fā)了一樣,沒了探測消息吱雏。
2019年3月26日恢復(fù)運(yùn)行敦姻,4月1日LIGO攜手歐洲處女座引力波天文臺(tái)VIRGO重新上線瘾境。
更重要的是,LIGO科學(xué)團(tuán)隊(duì)自信聲稱:升級后的靈敏度镰惦,很可能達(dá)到「幾乎每天」都能探測捕獲到引力波的程度迷守。這會(huì)是真的?
先說下旺入,引力波到底為何物兑凿?
很多人知道引力波?Gravitational Wave,是從大劉《三體》系列小說里看到的茵瘾。向宇宙廣播共有四種路徑:
①最低級技術(shù)就是沖著太陽發(fā)信號(hào)礼华,就像葉文潔那樣把太陽當(dāng)成電波放大器。
②稍高級一些的是中微子通訊拗秘,但只能定向喊話圣絮。
③更高級的就是引力波廣播,能夠向全宇宙發(fā)信號(hào)雕旨。
④最高級的是大宇宙超膜廣播晨雳。
救世主羅輯建立起來的黑暗森林威懾平衡,就是通過第三種——引力波廣播發(fā)射臺(tái)奸腺。后來餐禁,圣母程心放棄了威懾控制權(quán),地球三大引力波廣播發(fā)射臺(tái)隨即被三體水滴摧毀突照,直到萬有引力號(hào)星際戰(zhàn)艦啟動(dòng)引力波廣播帮非,暫時(shí)拯救了人類……
真實(shí)世界里的引力波呢?
在牛頓眼里讹蘑,地球繞著太陽轉(zhuǎn)末盔,是因?yàn)閮蓚€(gè)天體之間存在萬有引力。
在愛因斯坦看來座慰,地球圍繞太陽轉(zhuǎn)陨舱,就會(huì)形成引力波,就像海里互相追逐的海豚帶起的漣漪——這就是說版仔,引力波其實(shí)是時(shí)空漣漪游盲。
如果你恰好處在引力波的波動(dòng)輻射范圍益缎,只要你足夠足夠足夠敏感,就會(huì)感覺到自己隨著空間漣漪然想,來回伸縮莺奔、畸變。
就像愛因斯坦這樣子变泄,最早預(yù)言引力波存在的人令哟。
引力波跟電磁波一樣恼琼,同樣遵守能量守恒定律,引力波輻射能量同樣也會(huì)衰減變小屏富。到底小到什么程度晴竞?
根據(jù)引力波輻射能量公式計(jì)算,地球繞著太陽轉(zhuǎn)役听,引力波輻射能量只有200瓦,只相當(dāng)于你家廚房里的榨汁機(jī)表窘。跟偌大的地球相比典予,小到幾乎可以忽略不計(jì)。
所以乐严,要想探測到宇宙間的引力波瘤袖,就必須裝備足夠高精尖、足夠靈敏度的天文觀測站昂验。觀測對象主要鎖定在:中子星合并捂敌、脈沖星自轉(zhuǎn)、超新星爆發(fā)既琴、黑洞合并等大質(zhì)量天體碰撞占婉。
全球陸續(xù)建造了多個(gè)引力波天文臺(tái),包括歐洲南方天文臺(tái)(ESO)甫恩、美國激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)逆济、歐洲處女座引力波天文臺(tái)(VIRGO)、日本神岡引力波天文臺(tái)(KAGRA)……
其中最重要磺箕、最高靈敏度奖慌、最大貢獻(xiàn)的就是LIGO。
LIGO厲害在哪松靡?
LIGO其實(shí)是 Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory 激光干涉引力波天文臺(tái)的簡稱简僧,由兩個(gè)相距3000公里遠(yuǎn)的漢福德天文臺(tái)、利文斯頓天文臺(tái)組成雕欺。
最早由基普·索恩岛马、萊納·魏斯、朗納·德瑞福三人創(chuàng)建(前兩者獲得2017年諾獎(jiǎng)屠列,后者當(dāng)年去世)蛛枚,是美國國家科學(xué)基金會(huì)NSF迄今為止全額資助的最大科研項(xiàng)目。
1994年預(yù)算3.95億美元脸哀,1999年完成基建蹦浦。2002~2010年期間沒有任何發(fā)現(xiàn),原因是探測精度不夠撞蜂。
2010年~2015年盲镶,大修升級侥袜,追加投入2.2億美元。探測靈敏度是最初的4倍溉贿。啟動(dòng)不久枫吧,創(chuàng)造歷史——
2015年9月14日,人類第一次探測到引力波信號(hào)(編號(hào)GW150914)宇色,來自13億光年外九杂、36倍和29倍太陽質(zhì)量的兩個(gè)黑洞,合并成一個(gè)62倍太陽質(zhì)量的黑洞宣蠕。
引力波時(shí)代來了例隆,從而證實(shí)了愛因斯坦早在一百年前對引力波存在的預(yù)言,這也是再次向強(qiáng)大的相對論致敬抢蚀。
之后又發(fā)現(xiàn)10次——
第二次:2015年10月12日探測到镀层,來自14.2倍和7.5倍太陽質(zhì)量的黑洞合并,信號(hào)名為GW151012皿曲。
第三次:2015年12月26日唱逢,信號(hào)源來自31.2倍和19.4倍太陽質(zhì)量的兩個(gè)黑洞合并,信號(hào)名為GW151226屋休。
第四次:2017年1月4日坞古,來自30.5倍和25.3倍太陽質(zhì)量的黑洞合并,信號(hào)名為GW170104劫樟。
第五次:2017年6月8日绸贡,來自黑洞合并,信號(hào)名為GW170608毅哗。
第六次:2017年7月29日听怕,來自黑洞合并,信號(hào)名為GW170729虑绵。
第七次:2017年8月9日尿瞭,來自黑洞合并,信號(hào)名為GW170809翅睛。
第八次:2017年8月14日声搁,來自黑洞合并,信號(hào)名為GW170814捕发。
第九次:2017年8月17日疏旨,首次探測到中子星合并產(chǎn)生的引力波信號(hào),被命名為GW170817扎酷。這也是迄今唯一一次非黑洞合并形成的引力波信號(hào)源檐涝。
人類首次發(fā)現(xiàn)中子星合并產(chǎn)生的引力波!
第十次:2017年8月18日,來自黑洞合并谁榜,信號(hào)名為GW170818幅聘。
第十一次:2017年8月23日,來自黑洞合并窃植,信號(hào)名為GW170823帝蒿。
看得出來,僅僅2017年就探測到8次巷怜,而且有幾次觀測間隔還很短葛超,8月17日、8月18日連續(xù)兩天上演:擒獲引力波的「神捕快」之能事延塑。
要知道绣张,這次升級前的LIGO就已經(jīng)非常厲害了,LIGO激光干涉儀能夠探測到的最小波動(dòng):10^-18米页畦,甚至小于一個(gè)質(zhì)子直徑的千分之一胖替!而針尖直徑還是一個(gè)質(zhì)子直徑的1億倍呢研儒!
這種探測精度豫缨,精到什么程度呢?
按照LIGO自己的解釋端朵,這相當(dāng)于從地球到最近恒星比鄰星的測量精度好芭,誤差小于我們一根頭發(fā)絲的寬度!
這次升級是2017年~2026年十年計(jì)劃的第一步冲呢,整個(gè)計(jì)劃將至少提升LIGO靈敏度1倍舍败,更重要的是擴(kuò)大探測范圍,整整7倍敬拓。
所以呢邻薯,LIGO科學(xué)團(tuán)隊(duì)自信地宣布:很可能達(dá)到「幾乎每天」都能探測捕獲到引力波的程度——并非夸下海口乘凸。
最后也是最關(guān)鍵的問題:探測引力波到底有啥用厕诡?
有人說:人類發(fā)現(xiàn)引力波,就像寒武紀(jì)時(shí)地球生命第一次進(jìn)化出了眼睛一樣营勤。探測灵嫌、研究、利用引力波葛作,讓人類以全新視角探知宇宙寿羞,這將會(huì)決定人類的未來。
這就像19世紀(jì)的電磁學(xué)赂蠢,一路發(fā)展——最終決定了人類文明跨越到電器時(shí)代绪穆、信息時(shí)代、智能時(shí)代一樣。引力波又將人類帶進(jìn)怎樣的神時(shí)代霞幅?目前尚且無法預(yù)見漠吻,但可以肯定的是,未來一定是革命性的司恳。