美国太空网报道,在接下来的5年左右,科学家将发现时空会以引力波的形式发生扭曲的证据。大约100年前阿尔伯特爱因斯坦(Albert Einstein)的广义相对论就预测了这种引力波的存在,但科学家一直没有直接观测到。
倘若应用最先进最敏感的引力波搜寻仪器,这一现状或将改变。“在这个领域此刻有如此多的研究正在进行,真是让人激动不已。”美国加州帕萨迪纳市卡耐基科学学院天文台的天文学家曼斯卡斯里渥(Mansi M. Kasliwal)这样说道。
根据广义相对论,巨大的天体会扭曲环绕它们的时空,就像一个保龄球落入一片橡胶薄皮上,导致路经的天体,即使是光线,也得沿着曲线路径前行。当两个极度密集的天体,例如中子星(这种恒星如此密集以至于原子里的质子和电子坍塌形成中子)或者黑洞,它们成对出现彼此环绕,它们之间的相互作用会在时空织布上产生波纹,也就是所谓的引力波。当两颗中子星或者黑洞合并在一起时会产生最强大的引力波。
艺术家印象图:两个环绕黑洞形成的引力波。
这些引力波将由名为先进的引力波天文台(LIGO)和Virgo探测到的,这两个实验天文台将于2017年发射。它们将会使用位于美国路易斯安那、华盛顿和意大利的巨大L形探测器搜寻探测器双臂因为引力波穿透时造成长度的变化。在“L”形的拐角处,激光分成两束,在两个臂膀处(一个相距2千米,一个相距4千米)来回穿越并在臂端末尾的镜子处反射。如果引力波穿过,它将拉伸和压缩双臂长度,具体长度因前进方向而异,从而产生一个非常小但能够探测到的双臂长度差异。
LIGO和Virgo的最初版本已经在运行,但因敏感度还不够高无法探测到引力波。然而,当它们升级到更高的敏感度,它们将首次揭示隐匿的引力波。这些观测将不仅仅证明引力波的存在,还将提供有关产生引力波的罕见极端的宇宙现象的空前信息。
高级实验将观测到引力波,“我认为这种可信度非常高,” 卡斯里渥这样说道。“目前探测器的敏感度已经达到一定的程度,也即如果爱因斯坦的广义相对论是正确的,我们应该能够观测到引力波的存在。” 卡斯里渥估计这些实验每年能够探测到4到400个引力波。“如果我们一无所获,那我们必须重新思考对引力的理解。”
如果科学家的确观测到引力波,那么这可能引发全球科学家的合作,试图寻找天空引力波的来源。通过对比全世界各地不同探测器发现的信号,科学家能够更好的理解这些引力波的来源。然后科学家能够使用合适的望远镜同时观察和搜寻闪光,潜在的找寻有关黑洞碰撞时发生的情形的更多线索。“如果你看到空间巧合和时间巧合,这肯定是我们从未观测到的新现象。”
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