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望远镜和太空任务

望远镜和太空任务

宇宙爆炸,但没有引力波

16 Jan 2008
华盛顿汉福德的LIGO

在美国,使用LIGO探测器搜索引力波的物理学家已经发布了他们的第一个重大科学成果。但是,奇怪的是,它根本没有检测到重力波。

与其说是人们期待已久的首次直接探测太空中的微小波动,不如说是先兆–当时,研究小组宣布,引力波似乎并不是从去年发现的伽马射线爆发的源头发出的。 LIGO团队利用这种引力波的明显缺失来进一步了解产生强烈的伽马射线爆发的戏剧性天体物理事件的起源。

“我希望第一项重大公告能检测到引力波,但这不是我们领域的主要目标,”加州理工学院的基普·索恩(Kip Thorne)告诉 physicsworld.com. Thorne, who is a 长-time member of the LIGO team, also said: “正如我所看到的那样,该目标是将引力波窗口打开到宇宙上,以便我们可以探索理解程度不高的过程。 LIGO不遵守这种精神。 ”

太空干扰–time

爱因斯坦预言了引力波’相对论的一般理论,其中重力来自空间的曲率–时间。波浪是空间的振荡–质量加速产生的时间。但是,尽管有确凿的间接证据表明它们的存在—尤其是通过测量双星系统中的中子星失去能量并向彼此螺旋运动的速率进行测量(这一结果使罗素·霍尔斯和乔·泰勒获得1993年诺贝尔物理学奖)—没有直接的证据。部分原因是它们的振幅非常小,即使是最剧烈的天体物理学事件也会干扰太空–时间少于十分之一22.

LIGO(激光干涉仪重力波天文台)是旨在检测此类干扰的几种设施中最大的。它包含两个巨型干涉仪,一个位于华盛顿州汉福德,另一个位于路易斯安那州利文斯顿。通过从两个反射镜的两端反射镜反射激光 几公里长的臂彼此成直角,由于重力波的通过而引起的臂的相对长度的任何变化都会产生特征性的干涉图样。

至关重要的是,LIGO’汉福德干涉仪在“science mode” on 1 February last year, when several space telescopes registered a 短 burst of gamma rays in the direction of the nearby Andromeda galaxy.

伽玛射线爆发(GRB)首次出现在40年前,是宇宙中最活跃,最神秘的事件之一。它们分为两种类型:“long”, lasting between 2 s和几分钟;和“short”,持续时间从几毫秒到2 s. In 2003 researchers successfully traced the former to supernovae, but astrophysicists are only beginning to understand the origins of 短 GRBs.

碰撞黑洞

The leading candidate for the majority of 短 GRBs is the merger of two ultra-dense objects such as neutron stars or black holes —也会产生引力波爆发的事件。但是,在去年11月于圣达菲举行的GRB会议上,LIGO团队宣布,在当时,其干涉仪未检测到这种信号。“GRB070201” went off.

要么源不是聚结的二进制,要么是在某些特殊情况下引力波消失到另一个维度 格拉斯哥大学的吉姆·霍夫

“我们知道聚结二进制必须产生引力波,”格拉斯哥大学的吉姆·霍夫(Jim Hough)说,他是总部位于德国汉诺威的GEO600重力波探测器在英国的首席研究员。“因此,或者源不是聚结的二进制,或者是在某些特殊情况下引力波消失了。后者似乎不太可能,但是当然会非常令人兴奋!”

该事件的其他原因,例如“软伽玛射线中继器”(SGR)或距离更远的二进制合并现在是最有可能的竞争者。但是,加州大学圣克鲁斯分校的斯坦·伍斯利(Stan Woosley)—他是最早将长寿命GRB与超新星联系起来的人之一—指出中子星合并仅被排除在90%的水平,这并不像天体物理学家所希望的那么紧密。“如果该事件确实在仙女座发生,则可能是SGR。我们碰巧正在观察的同时,有两个中子星合并在附近的星系中的可能性大概是百万分之一,” he says. “但是,结果是技术上的突破,说明了重力波和伽马射线观测的协调潜力。”

该结果最近已被接受在 天体物理学杂志.

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