引力波天文台的五大观测方法（引力波 观测）

2016年2月3日，麦克马斯特大学物理学家Cliff & middot伯吉斯给他的同事发了一封电子邮件。这封邮件与一个激动人心的谣言有关。邮件中说，在今天晚些时候的新闻发布会上，如果这一可能的发现得到证实，将意味着& ldquo有人要获得诺贝尔奖了& rdquo。伯吉斯说，根据& ldquo秘密特工& rdquo换句话说，激光干涉仪引力波天文台(LIGO)直接观测到了壮观的引力波信号(这种信号是时空结构中的微小波纹，是由遥远空间中非常大的天体引起的)。捕获的信号来自两个黑洞的碰撞和合并。1915年，爱因斯坦首次在理论上指出引力波的存在，但之前获得的证据都是间接的。LIGO是第一个直接看到引力波的仪器，它的方法是测量两个遥远的镜子之间距离的微小变化。

我们问了许多物理学家，如果有一个引力波天文台完全投入运行，最让他们兴奋的是什么。以下是他们最受欢迎的五个目标。

1.银河超新星

如果一颗恒星足够巨大，它会在生命终结时成为超新星，当它耗尽核燃料并在自身重量下坍缩时，会发生壮观的爆炸。虽然我们的太阳太小，不会成为超新星，但银河系中有足够多的大质量恒星，以至于我们有机会每3 0年观察一次超新星爆炸。哥伦比亚大学天体物理学家Imle & middot巴托说:& ldquo由于光线的原因，很难看到这些爆炸的内部。& rdquo在加州理工学院和LIGO实验室工作的数据分析师Jonah & middot美人蕉说:& ldquo有了LIGO，我们可以研究恒星核心坍缩内部原理的微妙之处。& rdquo

2.黑洞

如果一颗坍缩的恒星足够巨大，就会造成时空的极度弯曲，使其自身的光无法逃逸，从而产生黑洞。亚利桑那州立大学的理论天体物理学家劳伦斯&米多特；克劳斯说，他希望看到崩溃的最后时刻，& ldquo为了观察黑洞表面附近的事件，那里的物理学变得非常有趣& rdquo。莫纳什大学天体物理学家埃里克&米德多特；瑟兰说:& ldquo看到两个黑洞合并时产生的引力波，可以为爱因斯坦的广义相对论提供终极检验。黑洞代表了时空的最大弯曲度。观察两个黑洞之间的碰撞，可以告诉我们最极端时刻关于引力的信息:一个强烈而快速变化的引力场。& rdquo巴托斯说，这种碰撞是我们用任何其他手段都无法观测到的。

3.中子星

如果一颗恒星发生了超新星爆炸，但没有坍缩成黑洞，它就会变成中子星，一种& ldquo迷人的天体& rdquo。它们的密度如此之大，以至于一茶匙的中子星重达数十亿吨。在实验室里研究中子星密度下的物质并不容易，但是Thrane说引力波& ldquo也许你可以提供一个& lsquo空间实验室& rsquo，这样我们就能以最大可能的密度理解物体& rdquo。加州理工学院理论天体物理学家Kip & middot索恩在电影《星际穿越》拍摄期间，与导演克里斯托弗& middot诺兰一起工作，他说他想看看& ldquo黑洞撕碎中子星的场景& rdquo。在NASA喷气推进实验室工作的Ziyala & middot明·格里利希望看到中子星和黑洞的合并，认为这种现象或许可以& ldquo提供对中子星磁场衰变中未解决问题的见解& rdquo。她说:& ldquo这确实是一个激动人心的时刻。& rdquo

4.早期宇宙

137亿年前大爆炸时期产生的引力波很可能仍然存在。& ldquo检测这些& lsquo原创& rsquo引力波可能会告诉我们其他任何实验都无法揭示的宇宙原理。& rdquo瑟兰说，& ldquo相比之下，我们已经相当了解的宇宙微波背景辐射，揭示了过去38万年宇宙的信息。& rdquo如果我们可以看到如此遥远的宇宙，这将使科学家有机会探索更高的能量水平和更基础的物理。克劳斯还指出，追溯到过去这么长的时间可能会向我们揭示& ldquo其他宇宙的存在& rdquo而这些信息是我们在BIGBANG之后不久的早期膨胀阶段的产物。

两颗中子星碰撞的超级计算机模拟5。弦理论中的振荡宇宙弦

巴托斯说引力波& ldquo它为研究宇宙提供了一个全新的窗口。透过这扇窗户向外看，我们可以期待许多惊人的发现& rdquo。加州理工学院的宇宙学家Sean & middot卡罗说，其中一个惊喜可能是在弦理论中找到振荡的宇宙弦。他说:& ldquo这确实是一个黯淡的前景，但如果能找到，将具有划时代的意义。& rdquo但对索恩来说，找到宇宙弦并不& ldquo完全出乎意料& rdquo，他希望找到& ldquo我们从未想过的事情& rdquo。对伯吉斯来说，能够探测到引力波已经是& ldquo非常开心& rdquo是的。& ldquo人们想要的是能揭示自然原理的东西，基本上科学家找到的任何东西都能给我们这样的信息。我只是希望我能看到更多。一个群体的统计结果，总是能比单个事件向我们揭示更多的东西。& rdquo