用于探測(cè)引力波的LIGO探測(cè)器(激光干涉引力波天文臺(tái))就是基于此建設(shè)的。三,我們受探測(cè)水平所限,也許沒有探測(cè)到和引力波同步的短暴,這次地面在探測(cè)到引力波的同時(shí),也探測(cè)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(cè)器探測(cè)到伽馬射線暴的時(shí)間比引力波晚1.7秒。
1、什么是引力波?如何探測(cè)引力波?旋轉(zhuǎn)的鋼筆會(huì)產(chǎn)生引力波嗎?
引力波是科學(xué)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(cè)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(duì)論提出的,于2016年,2月11號(hào)由兩個(gè)黑洞合并傳遞的引力波被探測(cè)出來證實(shí),期間經(jīng)歷了97年,有人會(huì)問,三維的空間怎么會(huì)向下凹陷下去呢,把凹凸的那部分當(dāng)成平面之上的另外一個(gè)維度,就像二維的東西堆積會(huì)在第三維體現(xiàn)一樣。
2、引力波是怎么被測(cè)量的?
首先要知道的是只有當(dāng)大質(zhì)量物體產(chǎn)生震動(dòng)時(shí),我們才能觀測(cè)到引力波,那么如何觀測(cè)引力波呢?引力波觀測(cè)其實(shí)就是大質(zhì)量如中子星黑洞這樣的天體產(chǎn)生的震動(dòng)傳到地球,我們才能觀測(cè)到,在引力波傳遞的時(shí)候,空間會(huì)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?yàn)闇y(cè)量的尺子也受引力波影響,也會(huì)產(chǎn)生拉伸或壓縮,但科學(xué)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?cè)?,?dāng)空間受到引力波拉伸時(shí),光往返兩點(diǎn)之間所需要的時(shí)間會(huì)更長(zhǎng),反之則更短,用于探測(cè)引力波的LIGO探測(cè)器(激光干涉引力波天文臺(tái))就是基于此建設(shè)的。他有兩條長(zhǎng)達(dá)四公里的錘子隧道組成,隧道內(nèi)有高度真空的長(zhǎng)管,用激光干涉測(cè)量長(zhǎng)管的距離,當(dāng)引力波穿過Ligo時(shí),科學(xué)家能探測(cè)到光往返兩條隧道的時(shí)間,呈現(xiàn)此消彼長(zhǎng)的周期變化。
在美國境內(nèi),這樣的探測(cè)器就有兩座,2016年LIGO第一次對(duì)外宣布了,觀測(cè)到了引力波LIGO這樣龐大的設(shè)備即使不進(jìn)行探測(cè),日常的維護(hù)費(fèi)用也是驚人的,很難想象該項(xiàng)目在之前的22年中沒有任何發(fā)現(xiàn),但是依舊維持運(yùn)作,這樣的堅(jiān)持,在一個(gè)急功近利,張揚(yáng)浮夸的社會(huì),簡(jiǎn)直是不可想象的!所以說:“科學(xué)需要耐得住寂寞才能守得住繁華”,
3、LIGO探測(cè)到引力波比電磁波早1.7S到達(dá),引力波是超光速傳播嗎?
引力波是100多年前愛因斯坦預(yù)言存在的,2015年被發(fā)現(xiàn)。愛因斯坦認(rèn)為帶質(zhì)量物體加速度運(yùn)動(dòng)就會(huì)產(chǎn)生引力波,它是時(shí)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(shí)間變化,聽起來難以實(shí)現(xiàn),但實(shí)際上所有互相繞轉(zhuǎn)的雙星系統(tǒng)都滿足這些條件,因?yàn)樗鼈冊(cè)诶@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(duì)較弱,這些雙星系統(tǒng)距離我們地球都比較遙遠(yuǎn),就目前人類科學(xué)探測(cè)水平還無法探測(cè)到。
因此科學(xué)家預(yù)測(cè)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(cè)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(huì)伴隨有電磁對(duì)應(yīng)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(huì)有電磁對(duì)應(yīng)體,因?yàn)樗囊μ珡?qiáng)了,電磁輻射根本不會(huì)發(fā)出。
美國LIGO激光干涉探測(cè)器題目說的應(yīng)該是美國激光干涉儀探測(cè)器LIGO于2017年8月17日探測(cè)到的兩個(gè)中子星并合產(chǎn)生的引力波事件(GW170817),這次地面在探測(cè)到引力波的同時(shí),也探測(cè)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(cè)器探測(cè)到伽馬射線暴的時(shí)間比引力波晚1.7秒。上圖最后一欄對(duì)著上面的黑豎線是GW170817引力波信號(hào),
前三欄是兩個(gè)伽馬射線探測(cè)器三個(gè)能段的數(shù)據(jù),灰豎線后(兩個(gè)中子星并合后1.7秒),一個(gè)持續(xù)2秒時(shí)間的伽馬射線暴(GRBI70817A)被探測(cè)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??jī)蓚€(gè)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(yuǎn)的距離,如果一個(gè)曲線傳播、一個(gè)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(huì)出現(xiàn)超距作用。