“快醒醒!”一位天文学家喊向他的同事|LIGO与中子星碰撞之六大趣闻

“快醒醒!”一位天文学家喊向他的同事 , 这一句呐喊也迈开了加快国际空间合作的步伐 , 这一合作取得了近代历史上 , 人类对宇宙认识的重大飞跃之一 。
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2016年2月 , 科学家宣称 , 他们以一种全新方式观测了宇宙 , 并首次探测到引力波-----即两个正在合并的黑洞引发灾难性碰撞 , 从而产生的空间涟漪现象 。
何为LIGO?
从那时起 , 被称为LIGO(即激光干涉引力波天文台的缩写)的这同一望远镜已经探测到另外三个黑洞融合 , 这证实了爱因斯坦广义相对论的主要预测 。 这一发现对我们了解宇宙意义十分重大 , 也使得LIGO科学家巴里·巴里斯、基普·索恩和雷纳·韦斯 , 于本月早些时候荣获2017年诺贝尔物理学奖 。
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LIGO的科学家以及来自世界各地其他70个观测望远镜的天文学家 , 又带来最新重大发现 。 他们首次探测到两颗中子星最后一次碰撞所产生的引力波 , 并在电磁波谱上观测到了这一事件 , 这不仅开启了多波长天文学时代 , 也开启了多信使天文学时代 。
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这则新闻实在轰动一时 , 自从八月成功探测之后 , 天文学家们就对此一直谈论不休 。 事实上 , 天文学家们实在不善于保守秘密 。 就有少数天文学家就在推特上泄露了消息 , 但比此更为明显的是 , 几乎全世界最大、技术最先进的望远镜都突然同时盯着1.3亿光年外的一个看似正常的星系 。 许多大型天文台 , 如哈勃、格林班克、费尔米(Hubble,GreenBank,andFermi)等 , 都向公众公布了它们目前观测的位置 。 小道消息直接满天飞 , 甚至《自然》杂志都刊出文章 , 总结自从八月以来的种种传言 。
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就此新发现 , 天文学家们 , 也包括你在内 , 欣喜至此共有六大原因 。
以前从未观测到两颗中子星的合并 。
2017年8月17日 , LIGO望远镜探测到一个清晰信号 , 但这个信号明显要长得多——大约有一分钟之久——这比合并后仅持续几秒钟的黑洞发出的信号要长得多 。 LIGO科学家们一直在扫描接受到的信号 , 并在数十万个模板库中寻找相匹配的信号 。 换句话说 , 配对软件会观察这个检测到的信号 , 是否与模拟预测的结果相符 , 以应对各种不同类型的合并情况 。 LIGO以前所有的探测都是来自遥远黑洞合并的信号 , 这次情况却大不相同 , 8月17日信号是有史以来第一次探测到两个中子星最终碰撞 , 这两个中子星质量分别是太阳质量的1.1倍和1.6倍 , 距离南半球有1.3亿光年之远 。
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中子星密度惊人 , 是恒星死亡期间发生的超新星爆炸产生的死星 。 它们完全由中子组成 , 密度是原子核的三倍 。 中子星的质量通常是太阳的1到2倍 , 聚集在一个直径为20到25公里的空间里 , 仅有一个曼哈顿区那么长 。
模型显示 , 第一颗中子星本处于相对平静状态 , 直到有了第二颗中子星 , 形成了一个双星系统 , 这使得这对中子星在其宿主星系中倾斜 。 当中子星彼此环绕时 , 广义相对论预测 , 随着时间的推移 , 系统会因辐射引力波而消耗能量 。 而这个信号正是LIGO所探测到的 。
不可避免的碰撞是宇宙中最激烈和最强大的事件之一 。 但是这些会稍后详细介绍…
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