LIGO新发现：揭秘100亿年前宇宙大爆炸

LIGO新发现：揭秘100亿年前宇宙大爆炸

引用

中国科学院

等

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来源

1.

https://opt.cas.cn/kpyd/kpwz/202401/t20240129_6961117.html

2.

http://scicn.casad.cas.cn/wz/202407/t20240709_5024749.html

3.

http://www.news.cn/globe/2024-03/21/c_1310768008.htm

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https://xiezuo.eddiecheng.net/p/essay-science-einstein-mistakes

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https://worldscience.cn/c/2024-09-28/663860.shtml

6.

https://www.sbs-mag.com/contents/39/20093.html

7.

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%BC%95%E5%8A%9B%E6%B3%A2

2024年3月，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）再次传来振奋人心的消息：科学家们成功探测到来自100亿光年外的引力波信号。这一突破性发现不仅进一步验证了爱因斯坦广义相对论的预言，更为揭示宇宙起源和演化提供了新的线索。

要理解这一发现的重要性，我们首先需要了解什么是引力波。根据爱因斯坦的广义相对论，物质的存在会使周围的时空发生弯曲，而当大质量天体加速运动时，这种时空的弯曲会以波的形式向外传播，这就是引力波。它就像是平静湖面上泛起的涟漪，携带着产生它的天体系统的物理信息。

LIGO是目前世界上最先进的引力波探测器，其工作原理基于激光干涉测量技术。整个装置呈L形，两条相互垂直的长臂各延伸4公里。一束激光被分光镜分成两束，分别沿着长臂传播，最终在探测器中重新汇合。如果没有引力波通过，两束激光的行程相同，相互抵消，不会产生干涉条纹。但当引力波经过时，它会轻微改变空间的几何结构，导致两束激光的行程出现微小差异，从而产生可探测的干涉条纹。

为了提高探测灵敏度，LIGO采用了多重反射技术，让激光在反射镜之间多次往返，相当于将光程延长至1600公里。这种设计使得LIGO能够探测到极其微弱的引力波信号，其精度之高，可以检测到相当于质子直径万分之一的空间变化。

这次探测到的引力波信号源自100亿年前的一次剧烈天文事件，很可能是两个黑洞或中子星的并合过程。这些信号穿越了浩瀚的宇宙，最终抵达地球，被LIGO成功捕捉。这一发现具有重要意义：

1. 验证广义相对论：引力波的存在是广义相对论的重要预言之一。自2015年首次直接探测到引力波以来，这一发现进一步巩固了广义相对论的地位。

2. 探索早期宇宙：来自100亿光年外的引力波信号为我们提供了观察宇宙早期状态的独特窗口。通过分析这些信号，科学家可以研究宇宙大爆炸后的演化过程，了解宇宙膨胀的历史。

3. 多信使天文学：引力波探测开启了天文学研究的多信使时代。与传统的电磁波观测相比，引力波能够穿透尘埃和气体，提供关于天体物理过程的全新信息。

尽管地面引力波探测器如LIGO取得了巨大成功，但其探测范围仍受地球环境的限制。为了进一步拓展观测能力，科学家们正在积极研发空间引力波探测器。欧洲空间局（ESA）的LISA计划和中国的“天琴计划”、“太极计划”都旨在通过发射卫星星座，在太空中构建更大规模的引力波探测器。这些空间装置将能够探测更低频段的引力波，为研究超大质量黑洞并合等现象提供新的手段。

LIGO此次探测到100亿光年外的引力波信号，不仅是人类对宇宙认知的一次重大突破，更标志着我们向理解宇宙最深处奥秘迈出了重要一步。随着技术的不断进步，未来我们将能探测到更遥远、更微弱的引力波信号，揭示更多关于宇宙起源和演化的秘密。