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這次人類看見了重力波
17/10/2017
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這次人類看見了重力波
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這次人類看見了重力波

世界天文學界罕見地串連起來,包括美國太空總署(NASA)、美國國家科學基金會(NSF)、歐洲南方天文台、英國科技設備委員會、法國國家科學研究中心,以及中國南京紫金山天文台等數十家天文機構相繼宣布於本澳時間昨日晚間10時發表「此前從未觀測到的」天文重大發現。究竟這場天文學界罕見地集體狂歡所為何事,答案終於揭曉,本月初甫獲得諾貝爾物理學獎榮譽的重力波探測研究,再有新的重大發現,人類首次從1.3億光年外,探測到壯麗的雙中子星併合產生的重力波,及其光學對應體,與過去四次觀測到的黑洞合併重力波不同,這次科學家用眼睛驗證了愛因斯坦102年前的瘋狂理論。

美國激光干涉重力波天文台(LIGO)公布的雙中子星併合模擬影像。 (互聯網圖片)

本月初諾貝爾物理學獎頒發給美國「激光干涉引力重力波天文台」(LIGO)三位學者,因為他們於2015年9月首次觀測到13億光年遠的黑洞合併重力波現象,印證了愛因斯坦1915年提出的重力波理論。

科學家認為,今次的發現能夠更好的驗證愛因斯坦理論,開啟重力波天文學的研究方向。(互聯網圖片)

但事實上,早在諾貝爾獎頒發前的8月17日上午,科學家們就得到了比諾貝爾獎更寶貴的禮物。不同於LIGO早前觀測到的重力波訊號僅持續不到一秒時間,8月17日上午,LIGO探測到了整整100秒,掃過整個頻段的重力波訊號,數據指向了距地球1.3億光年的相互旋進天體,質量為太陽的1.1倍到1.6倍,即是中子星的質量範圍。

雙中子星合併看得見

LIGO與歐洲處女座重力波天文台(VIGOR)此前共觀測到四次重力波,但全都是來自雙黑洞合併所引發,由於黑洞併合黑洞會吸收光線,無法被觀測,中子星則不然,雙中子星併合過程會發射強烈重力波輻射,並伴隨劇烈的電磁輻射,只要科學家觀測到重力波事件並定位,就能用望遠鏡「看見」其引發的豐富天文現象。這次合併事件被命名為GW170817,發生兩秒鐘後,出現了伽瑪射線暴,產生伽瑪射線、X射線,並在之後數周內發出可見光與紅外光。

由加州理工學院、美國國家航空航天局與GROWTH望遠鏡提供的圖片顯示,紅外線、紫外線及射電波望遠鏡觀測到位於NGC4993 星系中兩個中子星合併過程發出的電磁波訊號。 (新華社圖片)

雙黑洞合併的重力波難以觀測,但雙中子星合併產生的重力波訊號則可以持續長達一分鐘,時間愈長,科學家的觀測就愈準確。事實上,除了LIGO與VIGOR,當雙中子星合併導致伽瑪射線暴時,同時也觸發了全球各地的天文觀測系統,各大望遠鏡全部轉向雙中子星合併區域,最終成為全球70個機構的共同發現,其中也包括中國一顆空間X射線天文衛星「慧眼」與中國南極尋天望遠鏡。

其實科學期刊《自然》8月曾報道,兩名天文學家分別在推特上透露, 指LIGO在距地球1.3億光年外發現重要訊號,但推文隨即被當事人刪除,顯然不願太早曝光發現。

時空的漣漪 真的在

愛因斯坦100年前提出的廣義相對論認為,時間與空間並非獨立的存在,太空中星體的運動也會影響時間的流逝快慢,而由質量造成的時空扭曲,便是重力(Gravity),當物體的質量愈大,引起的重力波效應也愈大,在宇宙中散播。重力波現象被認為是最難驗證的愛因斯坦預言,但LIGO於2015年成功觀測重力波,不但證實愛因斯坦的理論,也獲得諾貝爾獎肯定。

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