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引力波新发现引领新时代 堪称宇宙级盲人摸象

 时间:2018-03-10 22:01:44来源:责任编辑:新发 引力波 新时代

最新关于双中子星合并产生引力波的发现备受关注,许多科学家评论说,这标志着“多信使天文学”进入一个新时代。那什么是多信使天文学?打个比方,这就是宇宙级的“盲人摸象”。

去年2月,在华盛顿举行的新闻发布会上,显示屏展现出科学家们捕捉到的引力波信号图像。

“我们常说天文学研究是‘盲人摸象’,因为宇宙太大了,要了解它太难了,一种手段往往只能了解一个方面的信息,”中国科学院国家天文台科学传播中心主任郑永春研究员说,“引力波提供了一种与以往观测方式完全不同的手段,使多信使天文学进入一个新时代。”

从古人单凭肉眼仰望星辰,到伽利略第一个将天文望远镜对向星空,人类曾经观察宇宙的唯一方式就是光线。但这种观测不仅受到天气条件的约束,所获得的信息也受到可见光载体的限制。

随着科学的发展,人们逐渐认识到在可见光之外,宇宙中还存在X射线、无线电波等看不见的电磁波。通过探测它们,可以触摸到宇宙这只“大象”的另外一些方面。比如黑洞的引力让光线也无法逃脱,人们无法看见黑洞,但是它会释放出很强的X射线,让天文学家得以分析黑洞的若干性质。

欧洲“处女座”(Virgo)引力波探测器的一部分

“X射线、可见光、无线电波都是电磁波,只是波长不同,所以逐渐发展出‘全波段天文学’,就是用各种波段来研究同一个天文现象,能得到更客观和更深刻的认识,”郑永春说,“还是用‘盲人摸象’打比方,用不同方式摸得多了,宇宙的‘形态’也能慢慢呈现出来。”

引力波的发现,又提供了一种全新的“摸象”方式。引力波是与电磁波本质不同的物理现象,虽然百年前爱因斯坦的广义相对论就预言了引力波的存在,但由于相关信号非常微弱,直到2015年才由美国“激光干涉引力波天文台”(LIGO)第一次探测到由双黑洞合并产生的引力波信号。

显示屏展现出两个黑洞合并产生的引力波信号图像。

本次LIGO项目组宣布发现的引力波,来自距地球约1.3亿光年处的双中子星合并。与黑洞合并只产生引力波不同的是,中子星合并除了产生引力波外,还发出了大量的电磁波。对于这次事件,全球约70个地面及空间望远镜从红外、X射线、紫外和射电等波段进行了观测。这是有史以来第一次,人类同时探测到来自同一个天文事件的引力波与电磁波。

这就是让天文学家感到兴奋的“多信使天文学”。引力波和电磁波作为不同的“信使”,可以告诉我们同一个天文事件在不同方面的信息。

美国田纳西大学天体物理学教授迈克尔·吉德里说,,“多信使天文学”是天文学家长期追求的“圣杯”,将对相关领域的未来产生巨大影响。

从肉眼观星到使用望远镜,从“全波段天文学”到“多信使天文学”,人类认识宇宙的手段在逐渐丰富,这头仍有不少谜团的宇宙“大象”,最终会向人类展示出它的真面目。

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