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激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)和室女座探測(cè)器日前從由兩個(gè)質(zhì)量不等的黑洞并合的星中捕捉到了史上第一個(gè)引力波。 引力波研究組的期望已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了：引力波的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在算是他們?nèi)粘９ぷ鞯囊徊糠至?，因?yàn)槊恐芩麄兌紩?huì)在之前的觀察運(yùn)行（即國(guó)際引力波探測(cè)網(wǎng)絡(luò)第三次觀測(cè)運(yùn)行,，O3）中選出新的候選引力波。但是現(xiàn)在研究員們公布了一個(gè)不同于以往任何一個(gè)的顯著的信號(hào)：GW190412,，這是對(duì)雙黑洞并合星系的首次觀測(cè),。在這個(gè)系統(tǒng)中，兩個(gè)黑洞的質(zhì)量完全不同,，分別是太陽(yáng)質(zhì)量的8倍和30倍,。而這一引力波不僅提供了更多關(guān)于這一系統(tǒng)天體物理性質(zhì)的珍貴測(cè)量數(shù)據(jù)，也使得激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)和室女座探測(cè)器的科學(xué)家們能夠驗(yàn)證關(guān)于愛因斯坦廣義相對(duì)論的,，一個(gè)至今未被證實(shí)的預(yù)測(cè),。 Frank Ohme是Max Planck（馬克斯-普朗克研究所）中二元合并觀測(cè)和數(shù)字相對(duì)論獨(dú)立研究小組的領(lǐng)導(dǎo)者。他稱道： 在GW90412中,，我們首次“聽到”地確切的高次諧波的嗡嗡聲引力波和樂器的泛音類似,。在質(zhì)量不相等的系統(tǒng)中，例如對(duì)這一類型首次觀測(cè)的G190412中,，這些引力波信號(hào)中的泛音比我們通常觀測(cè)到的更響些,。這就解釋了為什么我們以前沒有聽到，但是最終在GW190412中聽到了,。 此次觀測(cè)再次證實(shí)了愛因斯坦的廣義相對(duì)論，該理論預(yù)測(cè)了這些高次諧波的存在,，也就是目前觀測(cè)到的基頻為正常兩到三倍的引力波,。Roberto Cotesta是波茨坦研究所天體物理學(xué)和宇宙學(xué)相對(duì)論部門的博士生。他說： 如果分開來看,，位于GW190412中心的兩個(gè)黑洞的質(zhì)量有太陽(yáng)的8倍和30倍大,。這是我們發(fā)現(xiàn)的首個(gè)兩黑洞質(zhì)量相差甚遠(yuǎn)的黑洞雙星系統(tǒng)。 如此大的質(zhì)量差異,，意味著我們可以更加準(zhǔn)確地測(cè)量這個(gè)黑洞雙星系統(tǒng)的幾個(gè)屬性：系統(tǒng)與地球的距離,，我們觀察系統(tǒng)的角度，以及大質(zhì)量黑洞繞軸自轉(zhuǎn)有多快,。 2019年4月12日,，處于第三次觀測(cè)運(yùn)行（O3）早期的激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)和室女座探測(cè)器均觀測(cè)到GW190412。分析顯示,，這個(gè)雙黑洞合并發(fā)生在距地球19億至29億光年之間,。鑒于此前激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)和室女座探測(cè)器所觀測(cè)到的雙星系統(tǒng)中雙星質(zhì)量相差無(wú)幾,，這次觀測(cè)到的質(zhì)量不等系統(tǒng)是一個(gè)獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)。 不等質(zhì)量的物質(zhì)會(huì)在觀測(cè)到的引力波信號(hào)上留下自己的印記,，從而使科學(xué)家能夠更精確地測(cè)量系統(tǒng)的某些天體物理學(xué)特性,。高次諧波的存在使我們有可能打破到系統(tǒng)的距離和我們觀察其軌道平面角度之間這一模糊的界限；因此,，與沒有高次諧波的等質(zhì)量系統(tǒng)相比,，這些特性的測(cè)量精度更高。亞歷山德拉·布南諾（Alessandra Buonanno）是波茨坦AEI天體物理學(xué)和宇宙相對(duì)論部門的主任,。她說： 在（觀測(cè)運(yùn)行）O1和O2期間,，我們已經(jīng)觀測(cè)到了由恒星質(zhì)量黑洞組成的二元系統(tǒng)的冰山一角。多虧了靈敏度的提升,，GW190412開始為我們揭示一個(gè)更多樣的,、潛伏的種群，質(zhì)量的不對(duì)稱性可以多達(dá)4倍,，黑洞自旋達(dá)到廣義相對(duì)論允許最大值的40%,。 AEI的研究人員對(duì)探測(cè)和分析GW190412做出了貢獻(xiàn)。他們提供了精確的合并黑洞引力波模型,，該模型首次同時(shí)包含了黑洞自旋的進(jìn)動(dòng)和多極矩,，而非主流的四極矩。這些波形（引力波觀測(cè)中看到的波浪狀模式）中的特點(diǎn)對(duì)提取波源信息和開展廣義相對(duì)論檢測(cè)至關(guān)重要,。位于AEI波茨坦的高性能計(jì)算機(jī)群Minerva 和 Hypatia,，以及位于AEI漢諾威的 Holodeck 對(duì)該信號(hào)的分析貢獻(xiàn)顯著。 位于波茨坦高爾夫球場(chǎng)的AEI高性能計(jì)算集群Minerva,。由AEI阿明·奧庫(kù)拉（Armin Okulla）拍攝,。 檢驗(yàn)愛因斯坦的相對(duì)論 LIGO/Virgo的科學(xué)家們還利用GW190412來尋找與愛因斯坦廣義相對(duì)論相悖的信號(hào)，盡管該信號(hào)的性質(zhì)與迄今為止所發(fā)現(xiàn)的所有信號(hào)都不同,，但研究人員仍未發(fā)現(xiàn)它與廣義相對(duì)論有顯著差異,。
一個(gè)用壓縮光改進(jìn)的國(guó)際探測(cè)器網(wǎng)絡(luò) 這是國(guó)際引力波探測(cè)網(wǎng)絡(luò)第三次觀測(cè)運(yùn)行（O3）所報(bào)告的第二次發(fā)現(xiàn)。這三個(gè)大型探測(cè)器的科學(xué)家們已對(duì)儀器做了多次的技術(shù)升級(jí),。漢諾威研究所所長(zhǎng),、萊布尼茨大學(xué)引力物理研究所所長(zhǎng)卡斯騰·丹茲曼說： 在O3的觀測(cè)運(yùn)行中，壓縮光被用來提高LIGO和Virgo的靈敏度,。這樣細(xì)微調(diào)整激光量子力學(xué)特性的技術(shù)為英德探測(cè)器GEO600首創(chuàng),。 2個(gè)已經(jīng)完成，還有54個(gè)正在研究中 在觀測(cè)運(yùn)行O3期間（自2019年4月1日至2020年3月27日,，除去2019年10月的升級(jí)和調(diào)試期）,，探測(cè)器網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)為56個(gè)可能的引力波事件（候選）拉響警報(bào)。這56個(gè)事件之外,，另一個(gè)確定的信號(hào),，GW190425,，已經(jīng)被發(fā)表。激光干涉引力波觀測(cè)臺(tái)和室女座探測(cè)器的科學(xué)家們正在檢查剩余的54個(gè)候選對(duì)象,，并將發(fā)表這些結(jié)果,；為此，需要做詳細(xì)的后續(xù)分析進(jìn)而從天體物理角度確定它們的起源,。 GW190412的的發(fā)現(xiàn)意味著某些類似的系統(tǒng)可能和模型預(yù)期的一樣普遍,。此外，隨著其他引力波和未來大事項(xiàng)的不斷出現(xiàn),，越來越多的宇宙信號(hào)將被發(fā)現(xiàn),。而任何一項(xiàng)發(fā)現(xiàn)都會(huì)助力宇航員進(jìn)一步加深對(duì)黑洞和二進(jìn)制系統(tǒng)的形成原因以及對(duì)時(shí)空基本物理的新認(rèn)識(shí)。 藝術(shù)家對(duì)于近期檢測(cè)到的兩個(gè)質(zhì)量明顯不同的黑洞合并的概念,。一個(gè)是太陽(yáng)質(zhì)量的8倍,，另一個(gè)是太陽(yáng)質(zhì)量的30倍。圖片來自N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno（馬克思·普朗克引力物理研究所）Simulating eXtreme Spacetimes project模擬提供,。 總結(jié)：LIGO和室女座引力波探測(cè)器目前已經(jīng)捕獲了來自兩個(gè)質(zhì)量不相等的黑洞合并的第一道引力波,。 作者：EarthSky Voices FY：Astronomical volunteer team 如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除 轉(zhuǎn)載還請(qǐng)取得授權(quán),，并注意保持完整性和注明出處 翻譯：天文志愿文章組-協(xié)作翻譯小分隊(duì) 聯(lián)合署名：yy,、×＋、BrutLee,、北斗星,、坑遍千里恨不逢、Suda,、朝exp 審核：天文志愿文章組- 排版：零度星系 參考資料 1.WJ百科全書 2.天文學(xué)名詞 3.原文來自：https:///space/a-gravitational-wave-signal-like-none-before 本文由天文志愿文章組-yy,、×＋、BrutLee,、北斗星,、坑遍千里恨不逢、Suda,、朝exp翻譯自EarthSky Voices的作品，如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán),，請(qǐng)于三十日以內(nèi)聯(lián)系運(yùn)營(yíng)者刪除,。 注意：所有信息數(shù)據(jù)龐大，難免出現(xiàn)錯(cuò)誤,，還請(qǐng)各位讀者海涵以及歡迎斧正,。
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