宇宙声音：爱因斯坦预言引力波时空涟漪之谜
8 E" J4 U+ T' Q, U! ?, l v X据国外媒体报道，爱因斯坦在他的时空理论中预言了宇宙中存在引力波效应，但是我们目前仍然在寻找它的踪迹。引力波被认为是时空结构中的小涟漪，许多人将比喻成我们宇宙的“声音”。正如在我们日常生活中，声音是不可分割的一分部，其是我们对外界事物感知的重要途径之一。而引力波的作用也类似与此，对引力波的研究也将拓展单一望远镜对宇宙观测的范围。. M" m. Q' ~7 S( `5 q! x9 M
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爱因斯坦的时空理论预言宇宙引力波的存在(资料图) tvb now,tvbnow,bttvb( N8 v8 I% t- r
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天体碰撞合并事件导致引力波的模拟图
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" {1 f' W- l( r0 d- o& ]* u5 U爱因斯坦在1918年提出的理论中预言了引力波在宇宙中的存在，在将近100年后的今天，美国、欧洲、日本以及澳大利亚都在建造先进的引力波探测器来寻找它们的踪迹。
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1 G. A5 N* ^7 M/ X3 ~7 X引力波的信号在宇宙中是非常微弱的，可以说是非常难以探测，需要极高的灵敏度才有可能检测出。确切的说，引力波产生于大质量天体运动或者碰撞等事件。比如，当前天文学家对宇宙中引力波的探测较为典型的对象是两个中子星的碰撞，每一个中子星的质量都接近于我们的太阳质量，当它们相互围绕运行并最终发生碰撞合并。其内部物质运动的速度可接近光速。该过程可产生较高级别的引力波，但是其传到地球的信号就显得极为微弱了，这也是为什么我们需要极高的灵敏度去寻找引力波存在的踪迹。
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同时，此类事件在宇宙中也是非常罕见的，科学家认为其发生的概率为：每个星系在数十万至数百万年内才可能发生一次。因此，要在我们有生之年内检测到宇宙引力波信号，就必须要有足够灵敏的探测装置，以寻找数十亿光年处传播过来的引力波信号。这对科学家而言也是一个巨大的技术挑战。在这样大尺度距离上检测引力波信号，其难度可想象为：当我们在房间开着电视机、电话铃声同时也响起，而引力波信号此刻正在淡淡地触碰房间的门。
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对引力波探测不仅看克服探测对象的特性，同时也要屏蔽地球上各种数不胜数的噪声源。这些噪声源从一次地震到遥远的一个海浪，都可对引力波探测构成影响。那我们如何才能知道，我们检测到的是引力波信号，而不是一个树木倒塌或者卡车的噪音影响？$ M1 \( Y. ?$ g G* R, B
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据此，天文学家发现可以通过寻找一个潜在的电磁信号来筛选背景噪音，这个电磁信号必须伴随着引力波的传播。这就可以想象为：当我们听到门外有人敲门声时，通过猫眼看到确实有人存在。使用全称伴随传播的电磁信号来寻找引力波踪迹的发现已经发表在《自然》杂志上。作者为耶路撒冷希伯来大学教授皮兰（Tsvi Piran）与特拉维夫大学埃胡德（Ehud Nakar）博士。
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. s$ ?. E% W2 L& f9 q同时，他们还注意到，当两颗中子星相互围绕并发生碰撞合并时，整个过程中抛射出的物质可接近光速，并产生极高的温度以无线电波的形式辐射出来。由此产生的强烈无线电耀斑会持续数个月之久，可由射电望远镜来探测。研究人员认为：在未来搜索到这样一个无线电信号的事件肯定会发生的，并且该方法作为引力波探测的初步监测标准法。然而，预计到2015年之时，先进的引力波探测器才可开始运作，射电天文学家的任务就是寻找这些独特的耀斑。8 G7 b0 M9 D: V7 e' m5 d
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皮兰教授与埃胡德博士也在其文章中提到：在1987年由研究人员鲍尔（Bower）短暂探测到一次身份不明的无线电信号。现在，我们有了新方法并了解到无线电波应该具有的特征，可在今后直接检测并确认中子星双星围绕合并所产生的引力波。 |
發表於 2011-10-5 08:25 AM
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