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学霸的又一次试炼:当爱爷爷遭遇引力波透镜

2021-6-1 00:27| 发布者: IMUFU-KANE| 查看: 33764| 评论: 0

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翻译:王茸

校对:杨伯顺 王婧彧 张砚斌 张宇辰

审阅:牧夫天文校对组

美编:毫秒

后台:库特莉亚芙卡 李子琦 徐⑨坤 胡永葳


Credit: universetoday.com
说起引力波天文学,那和电磁光知识体系下的天文学可大为不同。引力波可是出了名的微弱又难探测,还能几乎毫无影响地穿过物质,简直就是葫芦娃里的六娃有没有,隐形技能强悍到爆表。本质上说,物质宇宙在引力波面前那叫一个不设防。对研究宇宙而言,引力波天文学是个强大的工具。不过,这类研究尚在起步阶段,想对引力波的行为了如指掌,同志仍需努力呀。


引力透镜示意图

Credit: Caltech
给大家举个引力透镜的栗子,请配合上图服用。遥远天体(比如类星体)发出光线,这些光线在传播过程中靠近星系或者其他大质量物体时会发生轻微偏转,这时,就会产生引力透镜的效果(再问为啥会偏转,就让爱爷爷来教你做人)。这些由星系的巨大质量所引发的弯曲就会扮演透镜的角色,汇聚来自类星体的光线并生成多重成像。光线经由时空传播,时空扭曲,光的路径也会随着扭曲,引力透镜由此而来。

但引力波是另外一回事。不是通常意义上的光子穿越太空,引力波是时空中产生的涟漪。那这些涟漪能像光线一样被偏转或者被透镜化吗?爱爷爷的相对论预测到,行!时空扭曲会改变引力波的传播,也能偏转它们。虽然目前还没有观测数据能支持这个预测,但最近有个新研究对LIGO(激光干涉引力波天文台)和Virgo(室女座干涉仪)的数据进行了梳理,试图找到蛛丝马迹。


引力波的“蠕动”想象图

Credit: ESA–C.Carreau
这个团队想要找到的,是LIGO和Virgo所探测到的黑洞合并信号中是否有引力透镜的一些影响,比如说,源头方向有着轻微差异的相似合并,又或者一张引力波干涉图案——它是由同一引力波合并事件前后紧密相继抵达地球的两张图像所形成的。

目前运行的最新数据包含了36次合并事件,研究团队还没有发现任何引力波透镜的证据。对这么少的样本数量来说,这个结果也在意料之中。但就拿当今的技术进展来说,研究者认为发现引力波透镜不是痴人说梦。既然LISA这类新型引力波观测设施已经建成,结果无非两种……要么引力波透镜被探测到,要么我们得重新审视爱爷爷的相对论了。

这类研究潜力很大,无疑会延伸我们对宇宙的认知。目前,光线的引力透镜已经带领我们看到了更多的遥远天体,帮助我们更好地测量宇宙膨胀,拓宽人类宇宙学的领域。那些星系间的气体、尘埃会遮蔽光线,引力波却不受此限。

有了引力波透镜,人类对宇宙进行精确测量将如虎添翼,也可以从新的角度对相对论进行测试。迄今为止,广义相对论经受了所有的考验,但物理上的新发现也值得我们充满期待。

原文链接

https://www.universetoday.com/151263/it-could-be-possible-to-see-gravitational-wave-lenses/
责任编辑:杨伯顺

牧夫新媒体编辑部

『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号:astronomycn



双黑洞的引力光曲之舞



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