科學家再探測到引力波 系歐美兩地探測器共同發現

物理學家日前宣布他們第四次探測到引力波，這是歐洲和美國的探測器首次共同發現引力波。

引力波由黑洞等天體在碰撞過程中產生，可把它想像成石頭丟進水裡產生的波紋。100多年前，愛因斯坦的廣義相對論預言了引力波的存在，但直到2015年才首次獲得證實。

自2007年以來，位於義大利比薩市附近的處女座天文台一直在尋找這種時空結構的漣漪。但是當它的美國「表兄」、先進的激光干涉引力波天文台（LIGO）首次歷史性地探測到引力波時，處女座正在進行升級，並且該天文台在隨後的兩次觀測中也沒有採取行動。

位於義大利比薩市附近的處女座天文台。

今年8月1日，處女座天文台在歷時5年、斥資2700萬美元的升級後重新加入了狩獵活動，結果兩周後就與美國探測器共同探測到引力波信號。

物理學家於9月27日在義大利都靈市舉行的新聞發布會上宣布，8月14日，處女座天文台和LIGO都探測到源自兩個旋轉黑洞合併在一起時產生的引力振動，它們的質量分別是太陽質量的31倍和25倍。這次碰撞發生在距離地球大約5.4億秒差距（18億光年）之外。合併後的總質量相當於53個太陽，約3個太陽的質量轉變成能量以引力波的形式釋放。這一發現將以論文形式發表在美國《物理學評論通訊》上。之所以探測到引力波信號與宣布發現之間隔了一段時間，是因為科學家還要分析和確認相關數據。

用3個探測器來觀察這個事件，而不是LIGO的兩個探測器，使得研究人員能夠極大提高有關此次合併黑洞位置和距離信息的準確性。

對於在這個項目上工作了20多年的處女座團隊來說，這一發現證明了所花費的時間和精力都是值得的。「這對我來說是一件大事。」處女座天文台聯合創始人、法國尼斯蔚藍海岸大學物理學家Alain Brillet說。Brillet從1980年開始遊說建立一個歐洲引力波探測器，現在他就要退休了。Brillet說：「我很高興能夠確保自己的工作並非一無所獲。」

「我們有信譽。至少我們可以證明我們做出了承諾，同時也可以兌現我們的承諾。」處女座合作項目發言人、荷蘭阿姆斯特丹自由大學物理學家Jo van den Brand補充道。

美國項目組的兩個引力波探測器此前於2015年9月、2015年12月和今年1月先後3次探測到引力波。處女座項目組由20個歐洲研究團隊的280多名物理學家和工程師組成。

美國引力波項目資助方、美國國家科學基金會主席France Cordova在一份聲明中說，相隔萬里的探測器首次共同探測到引力波，這對旨在破解宇宙奧秘的國際科學探索是一個「令人激動的里程碑」。

今年的觀測工作於8月25日結束，目前兩個天文台都在進行升級，這將使它們的靈敏度提高一倍。「這僅僅是由處女座和LIGO聯合組成的觀測網路工作的開始。」LIGO合作項目發言人、麻省理工學院物理學家David Shoemaker說，「技術升級將使LIGO探測器更加靈敏，在計劃於2018年晚些時候開始的下一輪觀測中，我們將會每周甚至更頻繁地獲得這樣的探測結果。」

科學家認為，多次明確探測到引力波信號表明，引力波並非偶然事件，未來將有可能繼續探測到中子星等其他天體在碰撞過程中產生的引力波。

在物理學中，引力波是指時空彎曲中的漣漪，通過波的形式從輻射源向外傳播，這種波以引力輻射的形式傳輸能量。1916年，愛因斯坦基於廣義相對論預言了引力波的存在。引力波的存在是廣義相對論洛倫茲不變性的結果，因為它引入了物質相互作用的傳播速度有限的概念。相比之下，引力波不能夠存在於牛頓的經典引力理論當中，因為牛頓的經典理論假設物質的相互作用傳播是速度無限的。各種各樣的引力波探測器正在建造或者運行當中。可能的引力波探測源包括緻密雙星系統（白矮星、中子星和黑洞）。

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