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引力波巨浪再袭,这次奔着诺贝尔奖去了?

http://www.it09.cn 时间:2016-06-23 08:34来源:IT09数码网

  出品:科普中国

  制作:国家天文台黑洞来客团队 苟利军 黄月

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  2016年的2月11日,中国农历新年刚刚开始,遥远大洋的彼岸传来一个令人振奋的消息,等待了一个世纪的引力波首次被美国的激光引力波干涉仪(LIGO)直接探测到了。今天,在等待了4个月之后,人们再一次迎来了LIGO科学组织(LSC)召开的第二次新闻发布会,对LIGO的最新观测结果进行了宣布。尽管似乎缺少了一丝的兴奋感,但是发布会依旧让我们充满了期待,因为LIGO现在的每一次发现都是全新的。

黑洞合并模拟图

黑洞合并模拟图

  这次所发布的内容可以简单归纳为如下三点:

  (1)此次的两个引力波信号又都是来自于双黑洞的合并:一个确认信号,另外一个疑似信号。

  (2)此次的信号依旧是美国的aLIGO探测到的。但是VIRGO引力波探测器升级即将完成,今年秋季就开始和LIGO进行联合观测。

  (3)引力波和多信使(多个信息渠道,比如电磁波,引力波,中微子等;multi-messenger)天文学已被开启。

  或拿诺奖?奖项已经拿到手软

  众所周知,2月份的引力波被公布之后,引力波作为一种全新的探测宇宙的方式,即将为我们掀起宇宙的新的一面。所以它因此也在全球掀起了知识传播的巨浪,不仅仅是科学界,几乎是社会的各个领域。在很短的时间,引力波成为了网红的代名词。本来默默无闻的学科,也在极短的时间之内变的异常火热。而作为建立LIGO的三位奠基人,罗奈尔特?德雷弗(Ronald W P Drever),基普?索恩(Kip S Thorne),雷纳?韦斯 (Rainer Weiss),也因此而成为诺奖的最热门人选。

  到目前为止,三位创立者已经获得了几乎物理天文界的所有大奖,总共370万美金,包括基础物理科学突破奖特别奖(the Special Breakthrough Prize in Fundamental Physics;总共300万美金奖金,其中100万给三位创建人,200万给1012位LIGO科学家),格鲁伯宇宙学大奖 (50万美金),“东方诺贝尔奖”美称的邵逸夫奖(120万美金),卡弗里奖(Kavli Prizes;100万美金)。而这些奖项颁发的原因差不多都是因为“不懈追求利用引力波来观察宇宙的视角,导致了引力波的直接探测”。

  接下来最让人们期盼的应该就是有着“炸药奖”俗称的诺贝尔奖了。尽管诺奖没有特定的评审标准,但肯定是需要对人类社会进步有着巨大的影响。正如我们已经看到,并且可以预见到的,引力波将开启一个前所未有的伟大时代,上一次的发现暂且存疑的话,再一次的发现在很大程度上消除了大家的疑虑, 也让我们更加确信和意识到只要设备足够灵敏,就可以常态化地探测到来自星辰大海的声音,看到宇宙中难以被察觉的一面。

  在目前看来,几乎是没有其它的发现或者物理技术可以和引力波的深远意义相比肩,而此次新的事例的发布更是让我们相信引力波获会在今年的秋季毫无悬念地获得诺奖。相信这几位为诺奖都已准备好了。

  诺奖,来吧!

从左向右:LIGO三位创建人

从左向右:LIGO三位创建人

  又是黑吃黑?

  既然这次的引力波又是“黑吃黑”的火拼,那和之前有什么不同吗?

左:已知质量的黑洞和电磁研究的黑洞质量比;右:三本样本在时域中的比较(LIGO新闻发布会)

左:已知质量的黑洞和电磁研究的黑洞质量比;右:三本样本在时域中的比较(LIGO新闻发布会)

  在比较之前,让我们先看看这次发现的一些数据细节。这次的引力波源GW151226是在2015年12月26日(UTC时间)被观测到的,也就是西方的圣诞节期间,所以也是被称之为圣诞老人送来的礼物。这个双黑洞系统中,黑洞的质量分别为大约为14个太阳质量和8个太阳质量。aLIGO测量到了黑洞大约30圈的绕转,最后合并成为21个太阳质量的黑洞,1个太阳质量以引力波的形式释放了出去。整个信号过程持续了大约1秒。合并以后的黑洞自旋大约是0.74(自旋是角动量的无单位物理量,在0到1之间变化,0代表没有转动,1代表了转动最快)。当然距离黑洞天体的距离也得到了测量,大约是离我们14亿光年。最后还有很重要的一点是,这次信号的信噪比依旧很高(S/N=13),对应的置信度超过了5.3σ, 超过了物理学定义“发现”的黄金标准5σ的要求。所以也算是一次真正意义上的探测。

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