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我們所知道的關(guān)于宇宙的幾乎所有東西都來自電磁輻射 - 即光。天文學(xué)從可見光開始，然后擴(kuò)展到其余的電磁波譜。通過使用光譜，從短波長的伽馬射線到長波長的無線電波，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了奇怪和奇異的東西?，F(xiàn)在，一種新形式的天文學(xué)，引力波天文學(xué)已經(jīng)到來。它看起來不輕，但時(shí)空運(yùn)動(dòng)。隨著新天文學(xué)的浮現(xiàn)，浮現(xiàn)了一種新型的天文臺 - 激光干涉引力波天文臺(LIGO)。

引力波是時(shí)空中的漣漪

根據(jù)阿爾伯特愛因斯坦的廣義相對論，引力不是通過宇宙伸展的力量。這是時(shí)空的彎曲。當(dāng)物體加速時(shí)，它會扭曲物體周圍的時(shí)空，并且失真以光速從光源傳播出去。

引力波來自真正重的物體

那么我們談?wù)摰膶ο笥卸啻?引力波實(shí)際存在的第一個(gè)證據(jù)來自二元脈沖星 - 兩顆中子星，每顆中心都環(huán)繞著太陽的質(zhì)量，它們彼此繞軌道運(yùn)行。脈沖星的軌道逐漸收縮，因此脈沖星正在失去能量。這種能量正是廣義相對論預(yù)測脈沖星會在引力波中釋放的量。

引力波的影響非常非常小

由于引力波在時(shí)空中是一個(gè)波紋，它們會導(dǎo)致兩點(diǎn)之間的距離變化很小。多微微一點(diǎn)?LIGO必須能夠測量小到10-19米的距離。的質(zhì)子具有約0.85×10的半徑-15米，或10,000倍。

測量引力波很棘手

要檢測遠(yuǎn)小于質(zhì)子的距離變化，需要很高的精度。每個(gè)LIGO裝置都是一個(gè)激光干涉儀，由兩根地下管道組成，每根管道寬1.3米(4.3英尺)，長4公里(2.5英里)，呈L形。管道內(nèi)部是真空。當(dāng)引力波穿過LIGO時(shí)，儀器的一個(gè)臂變長，另一個(gè)臂變短。激光束被分成兩半，從兩個(gè)管道向下發(fā)射，反射回來，然后重新組合，這樣如果沒有引力波，兩個(gè)光束就會相互抵消破壞性干擾。如果是引力波，光束不會相互抵消。4公里長的光束仍不足以探測到引力波，因此光束前后反彈約400次，因此光線傳播的距離為1,600公里(1,000英里)。

LIGO檢測到距離的這么小的變化，它也可以檢測到很多其他的振動(dòng)。例如，LIGO的速度限制為每小時(shí)16公里(10英里)，以盡量減少附近汽車的震動(dòng)。噪聲的一個(gè)來源是重力梯度噪聲，這是當(dāng)振動(dòng)穿過鏡子附近的地面時(shí)地球重力場的微小變化。反射光線的鏡子重40千克(88磅)，并由復(fù)雜的懸掛系統(tǒng)中的石英纖維懸掛。為了確保LIGO確實(shí)檢測到引力波并且不僅僅是通過汽車，還有兩個(gè)LIGO裝置 - 一個(gè)位于路易斯安那州利文斯頓，另一個(gè)位于華盛頓州漢福德。兩個(gè)裝置都會浮現(xiàn)引力波。

引力波天文學(xué)可以看到宇宙的一個(gè)全新的一面

如果超大質(zhì)量黑洞(黑洞比太陽大一百萬倍)在遙遠(yuǎn)的星系中合并，LIGO可以觀察到它?？茖W(xué)家還預(yù)計(jì)，如果中子星略呈非球形，則可以觀察到引力波，從而揭示了恒星的結(jié)構(gòu)。每當(dāng)天文學(xué)家能夠以新的方式觀察宇宙時(shí)，他們總會觀察到意想不到的東西，而引力波天文學(xué)可能會顯示出一些尚未想到的東西。