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紫金山天文台观测到引力波

  

    10月16日,南京紫金山天文台对外发布一项重大发现,我国南极巡天望远镜追踪探测到首例引力波事件光学信号。另外,我国第一颗空间X射线天文卫星——“慧眼”望远镜在此次引力波事件发生时,成功检测了引力波源所在的天区。

 

   引力波探测的困难,与宇宙的浩瀚不无关系。探测引力波的方式,是利用引力波的潮汐效应,探测引力波作用下两个物体之间的距离变化,而这种变化,是非常微小的。

  一般来说,如果宇宙中发生了超新星爆发、黑洞形成的“大事件”,相应天体会产生巨大的引力波,不过,这样的现象具有非常大的偶然性,很难遇到并恰好捕捉到。于是,科学家们开始关注另一种天体,一种可以发出连续引力波的天体——双星。双星是两颗绕着共同的重心旋转的恒星,人们肉眼可见的天狼星就是双星,其伴星为白矮星。

  相对而言,双星系统运动状态稳定,引力波辐射可以导致绕转频率加快,轨道周期变小,如果能测出双星变化周期律与广义相对论中的公式相符,就能间接证实引力波的存在。美国马萨诸塞大学的赫尔斯和泰勒于1974年用射电望远镜发现了第一颗脉冲双星PSR1913+16,并于4年后测定周期变化率,与广义相对论公式给出的理论值不超过1%。两人最终因此成功获得诺贝尔物理学奖。


    在引力波的探测上,中国人也没有缺席,最近这次引力波事件,全球仅有4台X射线和伽马射线望远镜成功监测到爆发天区,而中国的“慧眼”就是其中一台,而且在四台望远镜里面有效面积和时间分辨率最高。

    目前,我国已经启动了由中山大学领衔的“天琴计划”和中科院高能物理研究所主导的“阿里实验计划”,前者是去太空捕捉引力波,将分四个阶段约20年实施;后者是在地面探测原初引力波,利用高海拔优势开展北半球首个搜寻原初引力波的望远镜计划。


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