LIGO-Virgo合作宣布三个探测器观测到引力波
包括威廉与玛丽物理学家在内的一个科学合作组织宣布,两个大陆上的三个探测器记录了一对黑洞碰撞产生的引力波信号。
这是三个不同的探测器首次观测到引力波,美国国家科学基金会9月27日发布的新闻稿称,这一事件标志着“一个新的时代,通过全球联网的引力波天文台,我们可以更深入地了解和改进宇宙事件的定位。”
威廉玛丽大学物理系助理教授Eugeniy Mikhailov和2017年获得物理学博士学位的张密(Mi Zhang)都是LIGO科学合作组织(LSC)的成员。他们共同撰写了一篇论文,记录了近20亿年前发生的三探测器碰撞事件,由美国的两个探测器和意大利的处女座探测器记录下来。
为了理解处女座探测器的价值,米哈伊洛夫建议想象有第三只耳朵。两只耳朵比一只耳朵好,他解释说,我们的大脑会自然地解析来自两只耳朵的信息来定位声音。
“如果你有第三只耳朵,这是我们人类没有任何经验的,你可以更精确地定位声音,”他说。“有了第三个探测器,我们可以准确地确定信号来自哪里。有三个平面,x, y, z,第三个探测器给你必要的第三次测量。它完全改变了游戏规则。”
米哈廖夫和张也是参与2015年9月14日LIGO探测的威廉玛丽科学家之一,这是首次观测到引力波。
今年的碰撞被称为GW170814,于8月14日由两个国家科学基金会(NSF)资助的激光干涉引力波天文台(LIGO)探测器(位于路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德)和处女座探测器(由法国-意大利财团资助,位于意大利Pisa附近)观测到。
这一事件是处女座探测器记录到的第一个确认的引力波信号。一篇关于这一事件的论文被命名为GW170814,已被《物理评论快报》(Physical Review Letters)接受发表。
“一年半以前,NSF宣布其激光干涉仪引力波天文台首次探测到引力波,引力波是由10亿光年外星系中两个黑洞的碰撞产生的,”NSF主任France Córdova在9月27日的网络广播中宣布。
“今天,我们很高兴地宣布处女座引力波天文台和LIGO科学合作组织合作的第一个发现,这是这些相距数千英里的天文台第一次观测到引力波探测,”她继续说道。“这是一个令人兴奋的里程碑,在不断增长的国际科学努力中,我们解开了宇宙的非凡奥秘。”
探测到的引力波——阿尔伯特·爱因斯坦预言的空间和时间的涟漪——是在两个黑洞合并的最后时刻发出的,其中一个质量约为太阳的31倍,另一个约为太阳质量的25倍。这一事件发生在18亿光年之外,产生了一个旋转黑洞,质量约为太阳的53倍。
LSC发言人、麻省理工学院的大卫·舒梅克说:“这只是处女座和LIGO共同工作的观测网络的开始。”“下一次观测计划在2018年秋季进行,我们可以预计每周甚至更频繁地进行此类探测。”
美国国家科学基金会的新闻稿解释了额外探测器的重要性:当一个事件被三个探测器网络检测到时,天空中可能包含源的区域显着缩小,从而提高了距离精度。GW170814的天空区域只有60平方度,比单独使用两个LIGO干涉仪获得的数据要小10倍以上。
佐治亚理工学院的Laura Cadonati解释说:“能够确定一个更小的搜索区域是很重要的,因为许多紧凑的物体合并——例如那些涉及中子星的——除了引力波之外,预计还会产生宽带电磁辐射。”Laura Cadonati是LIGO科学合作组织的副发言人。“这种精确的指向信息使25个伙伴设施能够在LIGO-Virgo探测的基础上进行后续观测,但没有发现对应的设施——正如对黑洞的预期那样。”
“通过先进的LIGO和处女座探测器的首次联合探测,我们向引力波宇宙又迈进了一步,”加州理工学院的David H. Reitze说,他是LIGO佳博体育的执行主任。“处女座带来了一种强大的新能力,可以探测和更好地定位引力波源,这无疑将在未来带来令人兴奋和意想不到的结果。”