首例引力波探测事件GW150914与引力波天文学

100年前,爱因斯坦从广义相对论出发,在理论上预言了引力波的存在.自20世纪60年代开始,科学家开始试图在实验上检测来自不同天体物理过程和宇宙学演化过程的引力波信号.经过了50多年的努力,位于美国的LIGO引力波探测器在2015年9月14日终于首次直接探测到了双黑洞合并的引力波信号,为人类的天文学研究打开了一扇全新的"引力波窗口".可以预见到在不久的将来引力波研究会从各个不同的引力波频段上探索宇宙的未知信息.本文从引力波的物理内容、空间和地面的探测手段及噪声限制、引力波在天体物理学等方面的可预见的科学产出、国内和国际上在这个研究领域的最新发展动态等方面,对引力波天文学做了简单的综述和讨论.另外,本文还就LIGO的首例引力波直接探测事件GW150914及其背后的双黑洞合并的物理过程做了一定的介绍.     

借助引力波与射电天文学打造探索晚期宇宙的精确探针

解决宇宙学重大科学问题的前提和基础是对重要的宇宙学参数进行精确的测量.精确确定宇宙学参数通常需要联合不同的天文观测,这是因为观测宇宙学与通常的实验室桌面实验不一样,它不能通过人为设定和调节实验条件来单独测量某种效应,只能通过探测器(如各波段望远镜)被动接收宇宙中的信息.这样的观测通常只能测量多种效应的组合,因此...     

人类首次直接探测到引力波——广义相对论和天文学的又一个里程碑

正100年前,爱因斯坦建立了广义相对论,预言了引力波的存在.根据广义相对论,引力波是由于时空扭曲而产生的一种以光速传播的时空波动,如同石头丢进水里产生涟漪一样.从20世纪50年代开始,科学家们一直在努力探测引力波.但由于引力波传播到地球时已经极其微弱,所以实验探测异常困难.从理论上讲,物体质量越大,运动速度越大,造成的时空曲率变化越严重,产生     

天文学

冥王星是太阳系中最遥远也最寒冷的星球,但是,你知道吗?现在,不光是地球,就连冥王星也在全球变暖。 1989年,冥王星到达近日点(即它与太阳距离最近的地方),导致其一部分含冰的表面蒸发进入其微薄的大气层。去年夏天,冥王星从两     

天文学

最近,天文学家在距离地球约130亿公里的地方新观测到一颗红色的类行星天体,它是迄今已知的太阳系中最遥远的成员。 天文学家将这个天体取名为“塞德娜”。由于它距离太阳极其遥远,估计其表面温度从来没高过零下240摄氏度。 “塞德娜”的大小约为冥王星的四分之三,直径不超过1700公里。它极可能是自1930年发现冥王星以来人类在太阳系中发现的最大天体。据推算,“塞德娜”围绕太阳运行一圈需要1.05万年,与太阳的最远距离有可能达到1300亿公里。另外,该天体可能带有一颗卫星。     

引力波的发现

<正>100年前,爱因斯坦的广义相对论预言了引力波的存在。但爱因斯坦也曾认为,由于引力波太过微弱,它无法被探测到。如今我们终于探测到了引力波,在证明了爱因斯坦的预言正确的同时,也证明了他的认识的局限性。13亿年前,在距离地球非常非常遥远的地方发生了一件大事,也可以算是宇宙中的一个大灾难。不过,它与地球上发生的任何灾难都不同:它静悄悄地发生,也不发出耀眼光芒,即使你就在它附近,也不会看见光亮。     

天文学

宇宙的大部分是由没有光线的 空洞构成的，其中不可能形成恒星 和星系。然而科学家最近指出，这 些黑暗的区域或许并不像看上去那 么空。     

天文学

地质学家最近发现,有一块月球岩石竟然是在遭遇了4次大撞击后才踏上旅途、最终来到地球的。 这块岩石是2002年在阿曼的沙漠中被发现的。它在被发现之初,就被认为是极为不同寻常的,因为大多数到达地球的陨石都已被磁化,因而几乎为全黑色,而这块陨石却显得有些绿,很明显它未被磁化。经过测定这块陨石中的氧同位素比例,地质学家认定它来自月球,随后它被命名为SaU169。     

天文学

揭示太阳表面多样性特征的3D照片 2003年6月20日,美国天文学家宣布他们近日使用瑞典1-m太阳望远镜拍摄到了迄今为止最详细揭示太阳表面多样性特征的3D照片。 这些照片显示了以前没有观察到过的太阳耀斑的细节。在此之前,人们认为耀斑是太阳表面相对较冷区域的空洞。此次科学家发现,耀斑其实是从太阳表面延伸出来     

天文学

最新一轮火星探测结果表明,过去火星上曾经存在大量的水,甚至可能有海洋。但是,现在的火星看上去非常干燥、荒凉。人们自然要问:这么多的水,后来都到哪里去了呢? 科学家回答:一部分火星水从火星大气的上层蒸发,和其他物质一道逃逸进入了太空,直到今天,火星的稀薄大气中仍然有水存在;还有一部分火星水,现在可能以固态     

捕捉引力波

<正>一片森林覆盖了位于利文斯顿LIGO的两条4公里的"长臂"经过几十年的努力,物理学家们称在未来的一至两年时间里,他们或将能够探测到天体运动产生的时空涟漪。位于路易斯安那州利文斯顿北部的一片林地,意料之外地成为了一个重要物理学问题的突破之地。站在拱形隧道的立交桥上,路易斯安那州立大学的物理学家约瑟夫·贾埃姆(Joseph Giaime)凝望着眼前这片狭长的火炬松林带,其中一部分是砍伐后留下的树桩,"这里是一片伐木林,"他说,"每天都会有人来这里砍伐原木。"     

引力波探索

现在物理学家很少怀疑引力波的存在了,但引力波是什么?怎样才能探测到引力波呢?     

原初引力波

在一只苹果从树上落下来的时候,牛顿看到了万有引力,而爱因斯坦看到了引力波。美国哈佛一史密森天体物理中心的科学家宣布,他们发现了原初引力波的印记,这是迄今证明宇宙暴胀理论最有力的证据。这一重大发现一旦证实,将有望帮助弄清宇宙原初时刻之谜。     

捕捉引力波

引力波是基础科学前沿,长期没有肯定答案。当前的研究进展如何?国内似乎渺无信息。本文比较系统地介绍了近期的理论进展和观察结果,特别介绍了美国政府最近拨款2.1亿美元着手建造世界上最大的干涉仪(公里尺度)来直接检测引力波,探索引力本质和宇宙新领域。     

引力波来袭

正谁都不会想到,2016年的第一次刷屏会来得这么迅速、这么突然。而且,刷屏的还是那么一个艰深晦涩的专业词汇——引力波。正月初五是中国传统迎财神的日子。但2016年的这一天,不仅中国,全世界的物理学界都沸腾了,仿佛迎来了它们的"财神"——被预言已经百年的引力波,终于被探测到了。一位物理学家甚至这样形容自己的心情:"在新闻发布会上,我的心中就暖流涌动,那是一种强烈的感动,感动到想哭的感觉。"相信大家都已经被各种社交媒体上的"引力波"洗脑了,可能你已经了解了什么是引力波,但为什么探测到它需要百年努力?它又能给世界带来什么?     

引力波和静磁场相互作用以及电磁引力波探测器

关于引力波和电磁场的相互作用,不少作者已经进行了详细的研究。他们在弱场近似下将Maxwell方程线性化,然而讨论引力与电磁场之间的相互作用问题。可是他们还存在某些不足和矛盾,如对有电荷、电流时的Maxwell方程线性化问题未加以讨论。我们直接从弯曲空间的Maxwell方程出发,进行线性化。将电磁场张量及电流密度矢量按h_uv展成级数,在一级近似下有     

中微子天文学和X射线天文学的诞生

本文介绍了 2 0 0 2年诺贝尔物理学奖的两项研究成果 :捕获了宇宙中微子 ;发现了宇宙X射线源 .     

天文学名词

科技名词的统一和规范化标志一个国家科技发展的水平.本刊征得全国自然科学名词审定委员会事务中心的同意,将陆续刊登一批科技名词的汉文名及其符合国际习惯用法的英文名或其他外文名.今后还将把该委员会推荐试用的新名词介绍给读者．本期刊登的天文学名词及其定义,选自即将出版的《天文学名词》(第二版)．