如何测量时空中的波纹

发布号 8 2025-11-02 13:22:16

大约18亿年前,在一个遥远的星系中,两个巨大的黑洞螺旋状地相互碰撞,它们灾难性的合并在宇宙的结构中产生了涟漪。2017年8月14日,那些被称为引力波的时空涟漪席卷了地球,意大利农村的一个新升级的设施探测到了它们。

如何测量时空中的波纹

处女座干涉仪是一个引力波天文台,坐落在托斯卡纳起伏的山丘之间。三天后,它捕捉到了另一个波纹,这次是两颗中子星的合并。在ligo(美国的一对类似的干涉仪)的帮助下,科学家们能够精确地确定合并发生在天空中的位置,并将他们的常规天文台指向正确的方向,通过电磁波谱来观察这一事件。

这是“多信使”天文学新时代的黎明,在这个时代里,我们不仅可以通过从太空到达我们的光,还可以通过其他“信使”,包括引力波,来观察强大的宇宙事件。“我们花了数年时间向同事们做报告,说我们将打开一扇关于宇宙的新窗口,但没有人真的相信,”自1992年以来一直参与处女座研究的物理学家乔瓦尼·洛苏多(Giovanni Losurdo)说。“有几次我感到气馁——这似乎太难了——所以当这件事发生时,这就是一种奇妙的奖励。”

引力波一开始是一个涌浪,传播得越远,涌浪越弱,就像扔进池塘的石头产生的涟漪越小。当它们到达地球时,它们的信号非常微弱,这意味着探测它们是一个巨大的挑战。为了满足它,Virgo、LIGO(激光干涉仪引力波天文台)和日本的KAGRA(神冈引力波探测器)都采用了相同的巧妙技术。

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其中一个检测台悬挂在真空室中,装有测量处女座输出光的光电探测器。

摄影:R. Bonnand/Virgo Collaboration/LAPP

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