用于探測引力波的LIGO探測器(激光干涉引力波天文臺)就是基于此建設(shè)的。三,我們受探測水平所限,也許沒有探測到和引力波同步的短暴,這次地面在探測到引力波的同時,也探測到了大概持續(xù)2秒的伽馬射線(電磁波)短暴,的確地面的探測器探測到伽馬射線暴的時間比引力波晚1.7秒。
1、什么是引力波?如何探測引力波?旋轉(zhuǎn)的鋼筆會產(chǎn)生引力波嗎?
引力波是科學家在以光線為直線的參考體系下發(fā)現(xiàn)的空間扭曲,是萬有引力另外一種解釋,其中質(zhì)量越大,空間的扭曲越大。引力波跟質(zhì)量大小有關(guān),和物體的自旋狀態(tài)無關(guān)探測引力波從日食發(fā)生(光線是沿直線傳播的,根據(jù)最小作用量原理來的,光線發(fā)生“彎曲”,并不是光本身發(fā)生了彎曲,而是空間發(fā)生了彎曲)引力波的推想是愛因斯坦廣義相對論提出的,于2016年,2月11號由兩個黑洞合并傳遞的引力波被探測出來證實,期間經(jīng)歷了97年,有人會問,三維的空間怎么會向下凹陷下去呢,把凹凸的那部分當成平面之上的另外一個維度,就像二維的東西堆積會在第三維體現(xiàn)一樣。
2、引力波是怎么被測量的?
首先要知道的是只有當大質(zhì)量物體產(chǎn)生震動時,我們才能觀測到引力波,那么如何觀測引力波呢?引力波觀測其實就是大質(zhì)量如中子星黑洞這樣的天體產(chǎn)生的震動傳到地球,我們才能觀測到,在引力波傳遞的時候,空間會被拉伸或壓縮,但是我們無法用正常的尺子度量這種變化。因為測量的尺子也受引力波影響,也會產(chǎn)生拉伸或壓縮,但科學家還是找到了一把不受影響的尺子——這就是光。
基于光速不變原理,當空間受到引力波拉伸時,光往返兩點之間所需要的時間會更長,反之則更短,用于探測引力波的LIGO探測器(激光干涉引力波天文臺)就是基于此建設(shè)的。他有兩條長達四公里的錘子隧道組成,隧道內(nèi)有高度真空的長管,用激光干涉測量長管的距離,當引力波穿過Ligo時,科學家能探測到光往返兩條隧道的時間,呈現(xiàn)此消彼長的周期變化。
在美國境內(nèi),這樣的探測器就有兩座,2016年LIGO第一次對外宣布了,觀測到了引力波LIGO這樣龐大的設(shè)備即使不進行探測,日常的維護費用也是驚人的,很難想象該項目在之前的22年中沒有任何發(fā)現(xiàn),但是依舊維持運作,這樣的堅持,在一個急功近利,張揚浮夸的社會,簡直是不可想象的!所以說:“科學需要耐得住寂寞才能守得住繁華”,
3、LIGO探測到引力波比電磁波早1.7S到達,引力波是超光速傳播嗎?
引力波是100多年前愛因斯坦預言存在的,2015年被發(fā)現(xiàn)。愛因斯坦認為帶質(zhì)量物體加速度運動就會產(chǎn)生引力波,它是時空的漣漪,產(chǎn)生引力波的前提不只是質(zhì)量加速,加速度也要隨時間變化,聽起來難以實現(xiàn),但實際上所有互相繞轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)都滿足這些條件,因為它們在繞轉(zhuǎn)的過程中向心加速度方向一直在變化,所以都能產(chǎn)生引力波,但是由于雙星繞轉(zhuǎn)的引力波輻射功率相對較弱,這些雙星系統(tǒng)距離我們地球都比較遙遠,就目前人類科學探測水平還無法探測到。
因此科學家預測目前只有極端天體的幾種并合產(chǎn)生的引力波才能被我們探測到,分別是黑洞和黑洞并合、黑洞和中子星并合、中子星和中子星并合等,其中中子星并合產(chǎn)生的引力波會伴隨有電磁對應體(短伽馬射線暴),中子星并合產(chǎn)生短伽馬射線暴模擬圖黑洞這樣致密天體的并合不會有電磁對應體,因為它的引力太強了,電磁輻射根本不會發(fā)出。
美國LIGO激光干涉探測器題目說的應該是美國激光干涉儀探測器LIGO于2017年8月17日探測到的兩個中子星并合產(chǎn)生的引力波事件(GW170817),這次地面在探測到引力波的同時,也探測到了大概持續(xù)2秒的伽馬射線(電磁波)短暴,的確地面的探測器探測到伽馬射線暴的時間比引力波晚1.7秒。上圖最后一欄對著上面的黑豎線是GW170817引力波信號,
前三欄是兩個伽馬射線探測器三個能段的數(shù)據(jù),灰豎線后(兩個中子星并合后1.7秒),一個持續(xù)2秒時間的伽馬射線暴(GRBI70817A)被探測到了。這是為什么呢?答題區(qū)有的答友說引力波是直線傳播,而電磁波是曲線傳播,所以雖然都是光速傳播,但最終差了1.7秒,這怎么可能?兩個并合的中子星距地球有1.3億光年,范圍都超過本星系群了,這么遠的距離,如果一個曲線傳播、一個直線傳播,最后何止差1.7秒?不過這也充分說明了引力波和電磁波都是以光速傳播,引力波絕沒有超光速,不會出現(xiàn)超距作用。