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在科学上,第一次发现和第二次发现的意义,有可能截然不同。

有的第一次,就代表了首先摘下了这座桂冠,让所有的第二次都失去意义,有的第二次,则是对于第一次的证实,极大增加这个发现的可信度,打消科学界对于“孤立不证”的质疑。

对于引力波的第二次发现,显然属于后者。

当地时间2016年6月15日,在美国圣地亚哥召开的美国天文学会第228次会议上,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)项目组和来自欧洲的Virgo项目组联合宣布,科学家们再次探测到引力波。和第一次引力波事件一样,此次发现的引力波也是来自两个黑洞的合并。

2016年2月11日,LIGO项目组宣布首次发现引力波,整整一百年前爱因斯坦关于引力波的预言最终被证实。

从那时起,科学界认为一扇新的大门已经开启,随着更多数据被分析出来,更多的引力波,甚至更新的物理现象将会被发现。

在当时,中科院南极天文台的王力帆就预测“引力波事件会噼里啪啦来一批”。

果然,不到半年之后,该项目组再次宣布,科学家第二次观测到引力波。数据显示,这次引力波于当地时间2015年12月26日凌晨3点38分53秒,被两座分别位于美国路易斯安那州的列文斯顿和华盛顿汉福德的观测仪几乎同时观测到。

对于LIGO观测仪所观测到的数据进行分析后,LIGO科学联盟和Virgo科学联盟的科学家们共同做出了这一发现。

由于这次引力波是在12月26日凌晨到达地球,科学家们把它称作“来自爱因斯坦的圣诞礼物”。

LIGO项目是由美国国家科学基金(NSF)出资,由加州理工学院和麻省理工学院的科学家联手提出构想,建造并进行操作的。

Virgo项目是位于意大利比萨的引力波探测器,是意大利、法国、波兰、匈牙利四个国家的联合研究项目。

物理学家们确定这次所观测到的引力波是两个黑洞在距今大概14亿年以前合并时所产生的。

他们的质量分别是太阳的7.5倍和14.2倍,在合并之后,产生的是一个质量为太阳20.8倍的黑洞。在这一过程中,有相当于一个太阳质量的能量以引力波形式辐射到宇宙中。

而上一次的发现,两个黑洞的质量大约分别是太阳质量的29和36倍。

下面就是重点了:

“本次观测到的引力波是由两个质量远远小于第一次观测的黑洞产生的,这是一个重大的改变。”

LIGO 项目发言人加布里埃拉·冈萨雷斯(Gabriela González)说,

“由于质量的减小,科学家们调整了观测仪的灵敏波段。本次观测对于绘制宇宙黑洞的具体分布图是良好的开端。”

LIGO实验室副主任阿尔伯特·拉萨里尼(Albert Lazzarini)说:

第二次成功观测则意味着科学家们可以将引力波监测仪纳入常规监测系统中,在开始监测的四个月之内就有了两次成功监测记录,相信未来科学家们将更多地监测到引力波信号。LIGO使得天文学家可以真正“看”到宇宙中发生的重大事件。

在正式发布的几天前,LIGO可能已经第二次发现引力波的消息已在科学界流传,中国科学院高能物理研究所研究员张双南曾对此解读:

如果这次的引力波事件的确来自于两个十倍左右太阳质量的黑洞并合,说明今后这种高频引力波的探测事件出现概率会比较高。

人类探测到的第一个引力波事件来自于两个30倍左右太阳质量的黑洞,而那种黑洞以前我们所知甚少,十倍左右太阳质量的黑洞在银河系和附近星系内很常见,这样的引力波事件距离我们更近,有利于其电磁波对应体的搜寻。

对引力波事件的电磁波对应体的搜寻将成为天文学的热点。一旦电磁波精确测量到引力波发生地的红移,就能够作为新的天文学距离测量手段,研究宇宙的膨胀,对于恒星演化与形成,黑洞形成、宇宙演化等研究都具有划时代的意义。

这两次观测的成功离不开“先进LIGO”项目,相比于第一代LIGO探测器,它提高了观测仪的敏感度,使得监测仪所能探测到的范围更大。

“先进LIGO”项目的下一次数据搜集工作将于今年秋天开始。到那时,进一步的改进将使得LIGO的敏感度再次提高,监测范围也将是之前的1.5到2倍。Virgo探测器则会将在项目中后期加入进来。

所以这次给我们最大的提示就是,我们如果不能争当老大,也要勇敢的争当老二,不仅可能不丢人,还可能更有用。

文 | 周航 于达维

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于达维

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北京大学地球物理系本科毕业,美国怀俄明大学大气物理专业硕士。现任财新科技主笔。

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