怎么确定引力波的存在？引力波究竟有何魅力

怎么确定引力波的存在？引力波究竟有何魅力图解：蟹状星云，蓝色部分为钱德拉X射线天文台拍摄的X射线图像，红色部分为可见光图像，其星云中心附近存在一颗年轻的脉冲星PSR J0534 2200，极有可能会被证实为引力波源的天体之一。 图解：宇宙的历史。根据推测，大爆炸刚发生后的超光速暴涨过程产生了重力波。 引力波由爱因斯坦的相对论所预言出，曾有一次引力波的探测发现为支持该理论的成立提供了更多的证据。引力波源非常的奇特，最显著的是从一个闭合轨道中两个致密星体（例如黑洞或中子星）中发现的。当它们互相盘旋时，引力波从这个系统中发出。当能量开始从这个系统离开，环绕圈逐渐缩小，直到两个星体最终以激烈的撞击事件结束，合并在一起。引力波的观测能让我们对许多不同尺寸和尺度的这种系统的动力学进行研究。

当你抬头望向夜空，你看见的是宇宙特定的一块区域。你会看见恒星之类的物体散发出来的在可见光波长范围内的电磁辐射及光。如果你的眼睛能看见光的另一种波长—射电波，你将会看到宇宙完全不同的另一种画面。射电光源和可见光源不同，因此天文学家们想要建造各种不同的天文望远镜来观察电磁辐射的整个频谱。你可以从下图中看到不同光波长呈现出来的银河系景象。而且你可能会发现当使用不同的天文望远镜时，你所看到的景象也会有很大的差别。

几乎在整个天文学的历史中，我们都是通过电磁望远镜的窗口观测宇宙。数十年以来，天文学家们一直很感兴趣，通过完全不同的窗口—引力窗，所观测到的宇宙景象会是什么样呢？与电磁波不同，引力波（也称重力波）在时空中是非常微弱的扰动，它能使星体之间有细微的靠近或远离。

图解：宇宙的历史。根据推测，大爆炸刚发生后的超光速暴涨过程产生了重力波。

引力波由爱因斯坦的相对论所预言出，曾有一次引力波的探测发现为支持该理论的成立提供了更多的证据。引力波源非常的奇特，最显著的是从一个闭合轨道中两个致密星体（例如黑洞或中子星）中发现的。当它们互相盘旋时，引力波从这个系统中发出。当能量开始从这个系统离开，环绕圈逐渐缩小，直到两个星体最终以激烈的撞击事件结束，合并在一起。引力波的观测能让我们对许多不同尺寸和尺度的这种系统的动力学进行研究。

图解：蟹状星云，蓝色部分为钱德拉X射线天文台拍摄的X射线图像，红色部分为可见光图像，其星云中心附近存在一颗年轻的脉冲星PSR J0534 2200，极有可能会被证实为引力波源的天体之一。

2016年2月11日，激光干涉引力波天文台（(LIGO）合作组织宣布探测到了一个黑洞双体发出的引力波，这是首次从一个双黑洞系统中具体探测到的。这两个黑洞是曾观测到的在其他候选天体之上的最巨大的恒星质量的黑洞。他们观测到这个合并后的天体质量比之前两个黑洞质量总和要轻，暗示着该质量差值转化成了一股巨大的能量（相当于5000颗超新星质量！），在这合并事件中作为引力波丢失了。他们同样测量出了随后这颗黑洞的自旋规律、它在近域宇宙中的并合率以及更多。从一件单一的引力波事件中就能得到如此多物理学方面的新的理解。

图解：NASA超级计算机模拟得到的黑洞双星开始合并的情形

自此以后，许多引力波的探测发现被报道出来。第一个最显著的事件是2017年两颗中子星的旋近及并合。这是第一次天体物理学家们发现的引力波事件中还带有一个电磁对应体，此电磁对应体当时被地球上许多天文望远镜观测到。中子星的合并被认为是宇宙中最具能量的事件之一，它释放的能量可能会为最重的金属（例如金）的产生创造独特的物理条件。一个中子联星的发现开启了一个令人兴奋的时代——多元信息天文学，它将为我们带来更多激动人心的知识！

图解：哈勃空间望远镜拍摄的双天线星系，星系的碰撞很有可能导致其中心超大质量黑洞的合并

相关知识

GW170817是由激光干涉引力波天文台和“室女座”引力波探测器于2017年8月17日观测到的一个引力波信号。GW是由两个中子星互相旋近并最终合并的最后几分钟产生的，这是第一个由非重力的方法证实的GW观测。不同于前五次观测到的引力波，之前黑洞的并合并没有产生能被观测到的电磁信号。这次并合被七个国家以及宇宙中的共70个观测器捕捉到，跨越电磁范围，为多元信息天文学作出了一个重大的突破。GW170817的发现以及以后的观测被美国周刊《Science》评为2017年年度突破奖。

图解：两个中子星并合的艺术绘图。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. curious-Michael Lam

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