科学助力 神器也神奇

正在过去近10年的时间里,尽管圈子非常小,但一个全新的天文学领域正逐渐出现,那就是引力波天文学。和传统天文学使用天文望远镜对宇宙进行观测不同,引力波探测器使用的是激光和反射器,研究人员会让激光在两块呈直角方位的反射镜之间反射,并观察两束光波叠加时所呈现的干涉条纹特征。这正是位于美国的"激光干涉引力波天文台"(LIGO)所采用的做法。在2002—2010年运行时期,LIGO设施验证了其设计概念的可行性,随后     

并合双星系统的引力波理论模型

引力波直接探测已经被LIGO成功实现.在GW150914的数据处理中引力波理论模型起到了关键作用.理论模型不仅从原始数据的噪声中挖掘出引力波信号,使得探测结果的置信度达到5.1σ,而且还证认出其波源是并合的双黑洞.除了LIGO这样的地面引力波探测器,还有脉冲星计时计划和空间引力波探测计划等.在所用的这些引力波探测计划中,理论模型都扮演着信号提取和波源反演的重要角色.随着引力波天文学的逐渐开展,理论模型研究的重要性和紧迫性将变得越来越明显.双星系统是上述所有引力波探测计划最为重要和最为现实的波源.本文对双星系统的引力波理论模型研究现状作一个概括性介绍,并指出存在的问题和以后可能的研究方向.     

科学和体育一样,场外工作同样重要

正2019年2月14日,美国国家科学基金会以及英国研究和创新中心高调公布了一项总金额为3 000万美元的项目,旨在将激光干涉引力波天文台(LIGO)探测天线的灵敏度提高1倍。2016年,LIGO因探测到黑洞相撞发出的时空涟漪(引力波)而震惊世界。就在前一天,美国宇航局(NASA)     

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     

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.     

百年引里波探索史

正激光干涉引力波天文台(LIGO)的科学家在2016年2月1 1日宣布,他们已经检测到引力波:也就是爱因斯坦在一百年前预测的时空涟漪。     

目睹引力波的第一人

正2016年2月11日,在激光干涉引力波天文台(LIGO)工作的物理学家宣布,在几十年的努力后,他们已经检测到两个大质量黑洞爆炸性碰撞所引起的引力波(也就是时空涟漪)。LIGO是设置在路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两台庞大的仪器,为LIGO工作的科学家有一千人之多,但其中到底谁才是第一个见到人类等待了许久的信号的幸运儿呢?这份荣耀最终落在了一位说话嗓音轻柔的博     

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。     

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     

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。     

从大学辍学生到发明引力波探测器——雷纳·韦斯访谈录

正大约50年前,雷纳·韦斯(Rainer Weiss)就想到了探测引力波的办法。引力波是爱因斯坦广义相对论引力理论中所预测的无限小的时空涟漪。去年9月,关于引力波的预测终于梦想成真,1 000名物理学家通过激光干涉引力波天文台(LIGO)分别位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的两个巨大的探测器,终于在2015年9月检测到了引力波:十亿光年外两个巨大黑洞碰撞时产生的脉冲波辐射。周围同事们猜测,麻省理工学院(MIT)物理学家     

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).     

感受时空震颤的涟漪——来自2016年首期“未来论坛”的科学发声

100年前爱因斯坦广义相对论预言了引力波的存在,经过半世纪的搜寻,这一宇宙学"世纪悬案"于2016年2月11日有了结果:人类首次直接探测到引力波!顿时各界沸腾!这一"高冷"的基础科学突破在普通人中也掀起了涟漪,就让知力君带领大家,聆听引力波研究领域的权威们如何深度解密"引力波"!陈雁北加州理工学院物理学教授、美国物理学会会士、LIGO科学联盟核心成员1916年,爱因斯坦在他的方程中发现了所谓的弱引力场下的解,这个解便描述了引力波。从类比的方法来看,引力波很像水面上的波动。当水面振荡时,它的振荡会以水波的形式传播出去。同样的,时空几     

科学的“大”与“小”

正《科学》杂志把"双中子星并合"评选为2017年度重大科学突破,是因为科学家对双中子星并合事件进行了多维度的详细观测,这一突破标志着天文学的发展进入了激动人心的新阶段,展现出潜力无限的未来,同时也是"大科学"研究的绝佳范例。美国激光干涉仪引力波天文台(LIGO)的两个探测器和欧洲"处女座"(Virgo)引力波探测器     

基普·索恩:捕捉“时空的涟漪”

正作为当今世界研究广义相对论下天体物理学领域的领导者之一,基普·索恩长期致力于宇宙时空弯曲的研究,创建了全球知名的LIGO项目,为研发新一代引力波探测器技术作出了重要贡献。引力奏响的奇妙乐曲生长于美国犹他州洛根市落基山下的基普·索恩,打小就对铲雪车情有独钟。他曾梦想长大后能够成为一名铲雪车司机—那是当时他所想到的最荣耀的一份工作了。     

从设想到成功:LIGO的漫漫长路

正建立激光干涉引力波天文台(LIGO)经历了一个漫长的故事。1972年,麻省理工学院的物理学家雷纳·韦斯(Rainer Weiss)提出:可用他称为干涉仪的设备来探测时空中的涟漪。但是,直到2002年,位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德的巨大干涉仪才检测和获取数据。在经过了一项2.05亿美元的五年升级计划之后,2015年9月14日检测到了引力波信号。韦斯说,在加州理工学院理论物理学家基普·索     

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     

引力波:探索宇宙奥秘的新窗口

<正>2017年10月3日,瑞典皇家科学院宣布授予Rainer Weiss,Barry C.Barish和Kip S.Thorne 2017年度诺贝尔物理学奖,以表彰他们在"LIGO探测器和引力波观测中的决定性贡献".Rainer Weiss出生在德国,现为美国麻省理工学院(MIT)物理学教授.Barry C.Barish和Kip S.Thorne现为美国加州理工学院物理学教授.1时空自身的"地震"100多年前,爱因斯坦创立的狭义和广义相对论,彻底地改变了人类对时空的认识:时间和空间不再是过去认     

本期专题简介

正2017年诺贝尔奖于10月2日开始陆续揭晓。诺贝尔生理学或医学奖授予三位美国科学家Jeffrey C.Hall、Michael Rosbash和Michael W.Young,奖励他们发现了控制昼夜节律的分子机制。诺贝尔物理学奖授予美国的麻省理工学院教授Rainer Weiss、加州理工学院教授Kip Stephen Thorne和Barry Clark Barish,以表彰他们在LIGO探测器和引力波观测方面作出的决定性贡献。化学奖授予瑞士洛桑大学科学家Jacques Dubochet、美国哥伦比亚     

人类首次探测到引力波涟漪

<正>科学发现史上又一个重要里程碑宇宙时空中的引力波让我们有机会一窥遥远过去宇宙大爆炸瞬间发生的事情。原始引力波的发现如果能得以证实,将在整个科学领域内产生涟漪效应。引力波的存在支持了一些非常关键的预测,例如宇宙是如何开始和运作的,并为将现代物理学的两个基础理论合二为一提供了一线希望。引力波预测成为现实大质量天体加速穿越时空结构时引起空间动荡产生的涟漪就叫作引力波。很早以前,爱因斯坦广义相对论就已经预测到了引力波的存在,尽管它们从未被直接探测到。