LIGO发现引力波:一个新时代的起点

2015年9月14日,激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到来自两个恒星质量黑洞并合所产生的引力波信号GW150914。这是一个划时代的发现,正式标志着人类探索宇宙的脚步步入了一个新的纪元。本文就什么是引力波、如何探测引力波,即这次探测相关的种种细节进行了分析与讨论。     

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<正>人类首次"看到"引力波全球多国科学家10月16日同步宣布,人类第一次直接探测到来自双中子星合并产生的引力波,并同时发现这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。我国第一颗空间硬X射线调制望远镜卫星"慧眼"和位于南极的巡天望远镜,都对此做出巨大贡献。本次引力波事件GW 170817是人类首次直接探测到由两颗中子星并合产生的新型引力波事件(区别于以往发现的双黑洞并合),发生在距离地球1.3亿光年之外的编号为NGC 4993的星系中。引力波是黑洞等极端天体物理过程中引力场急剧变化。人们形象地称它产生时空扰动并向外传播的现象为"时空涟漪",这种时     

人类首次探测到中子星-黑洞并合

<正>2020年1月5日,美国的地基激光干涉引力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, LIGO)探测到首例中子星-黑洞并合事件GW200105.这是继2015年9月14日探测到双黑洞并合引力波事件GW150914、2017年8月17日探测到双中子星并合事件GW170817之后,人类首次探测到中子星-黑洞并合事件(图1和2).     

天琴计划与国际合作

<正>2016年2月11日,LIGO(theLaserInterferometer Gravitational-Wave Observatory)科学合作组宣布于2015年9月14日探测到来自GW150914的引力波信号~([1]).这是人类首次直接观测到引力波,也是人类首次观测到双黑洞并合的天文现象.全世界新闻媒体争相报道,造成极大轰动与回响.引力波探测的实现使人类进入了利用引力波来探     

探测器发现更多引力波

<正>在利用3架探测器进行了仅一个月的新一轮观测活动后,物理学家于2019年5月2日发布新闻公报说,他们发现了更多的引力波。自2015年首次探测到引力波以来,这些探测器已探测到13次由双黑洞碰撞产生的引力波、两次由双中子星碰撞产生的引力波,此次又探测到可能由黑洞和中子星碰撞产生的引力波。与此同时,伴随着探测量的不断增加,一位理论学家取得的一项进展,有望改变研究小组分析信号的方式,从而使检验阿尔伯特·爱因斯坦     

和LIGO一起倾听天籁之音

正100年前,爱因斯坦用广义相对论预言了引力波的存在,认为引力是弯曲时空的产物,引力波就是大质量物体相互影响时产生的时空涟漪。如今,科学家终于探测到了引力波存在的直接证据。2016年2月11日,激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家宣布发现了13亿光年之外的两个黑洞碰撞产生的引力波的信号,这个被称作GW150914的引力波是在去年9月14日被LIGO检测到的。理论上,宇宙中应该不乏引力波的痕迹。像超新星爆发、中子星超速运转、黑洞双星或双中子星旋近这些外力     

黑洞相撞

天体物理学家近日宣布,他们已经成功模拟了迄今最极端的两个黑洞相撞：其中—个黑洞的质量是另—个的100倍。科学家说,当发生两个黑洞碰撞的现实情况时它们的质量不可能一样。当两个星系相撞时,它们各自包含的黑洞就可能发生碰撞,两个黑洞的质量比有可能从2比1到100万比1,两者将互相坠入对方,通过辐射引力波而失去大量的轨道能量。     

从旁观者到生力军

正在1.3亿光年外的长蛇座NGC4993星系,一例双中子星并合事件,为整个天文学界送上集体盛宴。2017年11月16日多国科学家同时宣布,人类第一次直接探测到来自双中子星并合产生的引力波以及伴随的电磁信号,"多信使天文学"从此迎来全新时代。在这一国际合作探索过程中,中国不再是旁观者。从最早参与提出理论模型到南极天文观测,中国科学家正在成为前沿科学探索的生力军。美国"激光干涉引力波天文台"(LIGO)于8月17日捕捉到编号     

前沿

正1人类首次直接探测到引力波美国国家科学基金会召集了来自加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的科学家在华盛顿特区国家媒体中心宣布:人类首次直接探测到引力波。这次探测到的引力波是由13亿光年之外的2颗黑洞在合并的最后阶段产生的。探测到的引力波信号初始频率为35 Hz,接着迅速提升到了250 Hz,最后变得无序而消失,整个过程持续了仅0.25秒。     

阅读·评论

<正>2015年9月14日,人类首次探测到了来自双黑洞合并的引力波信号。201 9年4月10日,我们第一次看见了黑洞的模样。整个物理学界为之沸腾。一个多世纪以前,爱因斯坦的广义相对论预言了黑洞的存在。从那时起,黑洞的奇异和谜一般的特性便激起了科学家和大众的好奇心。《黑洞之书》将带领读者展开一场探索黑洞奥秘的神奇之旅,令人眼界大开。从史瓦西     

发现引力波——2017年诺贝尔物理学奖解读

2017年10月3日，终于到了宣布2017年物理学奖的时刻，诺奖委员会宣布：2017年的诺贝尔物理学奖授予三位美国物理学家雷纳?韦斯(Rainer Weiss)、基普?索里(Kip Stephen Thorne)和巴里?巴里什(Barry Clark Barish)，表彰他们对于研制激光干涉引力波天文台以及利用该天文台发现了引力波作出了决定性的贡献。这样的结果毫无悬念，和物理学界大部分学者的预言完全一样。那么，这个科学发现到底是什么？和现代物理学的发展有什么关系？爱因斯坦和这个发现是什么关系？引力波有什么用？有办法防引力波辐射吗？引力波探测与研究的未来是什么？中国在引力波探测领域的现状和未来计划是什么？笔者将在这篇文章里回答上面这些问题。     

首张黑洞照片诞生——谈黑洞的前生今世

1905年和1916年爱因斯坦分别提出了狭义相对论和广义相对论,这不仅改变了人类对宇宙的认识而且还深深地影响了我们的日常生活,其中广义相对论一个著名的预言就是黑洞。目前,天文学家发现几乎每个星系中心都存在一个百万到百亿个太阳质量的巨型黑洞,而且每个星系中可能还存在上亿个恒星级黑洞。中等质量黑洞是否存在目前还不确定。黑洞存在的间接证据已经有很多,但人类更渴望直接看到黑洞的面目。黑洞虽然本身并不发光,但可以将吸积物质的引力能通过吸积盘变成辐射,从而被我们看到。北京时间2019年4月10日21时,事件视界望远镜项目在比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海和台北、日本东京和美国华盛顿全球六大城市同步举行新闻发布会,公布人类获得的首张黑洞照片。这张照片摄自梅西耶87(M87)星系中心的黑洞,重约60亿太阳质量,距离地球5 600万光年,由全世界横跨几大洲近10台毫米波望远镜(或阵列)进行联网观测,项目团队包括来自中国科学院上海天文台等单位的10余名中国成员。可以说"人类首张黑洞照片"是继2016年发现引力波之后人们寻找到的爱因斯坦广义相对论最后一块缺失的拼图。本文还对未来中国在黑洞研究方面的重大项目做了简单介绍和展望。     

从引力波谈爱因斯坦的幸运

在引力波被直接探测之际,从独特的视角回顾了爱因斯坦创立广义相对论、预言引力波、引进宇宙学常数的历程,也介绍分析了他的若干论文的发表情况,从而将爱因斯坦的若干科学事件有机地融合起来。     

浅说中等质量黑洞

 黑洞,这一宇宙中的神秘天体,按其质量大小,主要可分为恒星级黑洞、超大质量黑洞以及中等质量黑洞三大类,前 两类黑洞之普遍存在已为学界所公认。然而,人们对“中等质量黑洞”是否存在的问题则始终未达成共识。     

黑洞——开启“多信使”天文学的新时代

黑洞是宇宙中最为神秘的天体,很长时间内它只存在于理论假设当中。随着现代天文学的发展,如今已经获得了很多关于黑洞存在的相关证据。特别是随着引力波和中微子探测技术的发展,我们不仅可以通过电磁辐射,而且可以通过其他"信使"来了解黑洞,从而真正开启多信使天文学的新时代。     

引力透镜效应与暗物质探测*

引力透镜是广义相对论引申的强引力场中特殊的光学效应。20世纪80年代以来,天文观测发现了许多引力透镜效应的实例,包括“爱因斯坦环”。一些本来很难探测的非常遥远、非常暗弱的天体,幸亏引力透镜效应而进入当代天文学家的视野。“大爆炸”70万年以后,宇宙处于延续4～5亿年的“黑暗年代”,物质大体呈均匀结构,没有任何自主发光的天体。星光灿烂的辉煌时期始于何时？引力透镜效应的观测给出了相关信息。被称为21世纪“两朵乌云”之一的暗物质,比所有人类已知物质的总量多4倍以上,不发出任何辐射,不可能被直观测到。引力透镜效应作为发现宇宙暗物质的探针,在寻找暗物质确实存在的直接证据和分析暗物质的空间分布方面作出了贡献。     

电化学阻抗谱基础

电化学阻抗谱(electrochemical impedance spectroscopy, EIS)已在电化学能源领域得到广泛的应用,如燃料电池、电池、超级电容器、电解水/二氧化碳等。为了更好地发挥EIS的诊断功能,文章系统地综述了EIS的基础理论、测量技术、发展趋势,以及在电化学能源技术中的应用,并着重阐明了如何理解以下四个核心问题:(1)什么是EIS(What)?(2)为什么需要EIS(Why)?(3)如何实现EIS诊断(How)?(4)EIS能力边界在哪里(Where)?为了用好EIS技术,必须清楚:EIS可以做什么,EIS不可以做什么,EIS擅长做什么。尽管EIS不是无所不能,但是如果能被合理运用,它的价值和潜力将会得到更好发挥,尤其在电化学能源技术领域。     

miRNA:除了抑制,它还有激活功能

早在1993年,美国科学家维克托·安博斯在线虫中发现了第一个miRNA(微小RNA,长度约21~23个核苷酸的内源性非编码单链RNA)。由于其研究的超前性,该结果并未得到广泛关注与认可,并与诺贝尔科学奖失之交臂。至今miRNA的研究已有20多个年头,其功能涉及参与肿瘤细胞的增殖、迁移与侵袭等种种生物学行为。因此,研究miRNA的调控机制对肿瘤临床诊断和治疗具有重要的理论意义和应用价值。传统意义上认为miRNA在细胞浆中通过结合靶基因3’UTR抑制翻译或降解m RNA进而发挥负向调控作用。然而,这很难解释许多位于细胞核内的miRNA的作用机制。近期的研究发现存在核内的miRNA通过结合增强子起到激活基因表达的作用,命名为NamiRNA(nuclear activating miRNA)。那么miRNA的细胞定位是否会影响miRNA的功能呢?定位于细胞核内的miRNA到底与胞浆中的miRNA有何不同呢?     

扶桑即火山云柱

扶桑是中国神话中的神树。它究竟是甚么?以有十种以上的选择作答,但是都未令人信服地解决问题。它壮观至极,然绝不是植物。本文试图从火山学角度来探讨其原型,提出了新的假说:扶桑即火山云柱。