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科普:引力波與宇宙級“盲人摸象”
2017-10-16 22:24:14 來源: 新華社
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  新華社北京10月16日電(記者 黃堃 林小春)最新關于雙中子星合並産生引力波的發現備受關注。許多科學家評論説,這標誌著“多信使天文學”進入一個新時代。那什麼是多信使天文學?打個比方,這就是宇宙級的“盲人摸象”。

  “我們常説天文學研究是‘盲人摸象’,因為宇宙太大了,要了解它太難了,一種手段往往只能了解一個方面的資訊,”中國科學院國家天文臺科學傳播中心主任鄭永春研究員説,“引力波提供了一種與以往觀測方式完全不同的手段,使多信使天文學進入一個新時代。”

  從古人單憑肉眼仰望星辰,到伽利略第一個將天文望遠鏡對向星空,人類曾經觀察宇宙的唯一方式就是光線。但這種觀測不僅受到天氣條件的約束,所獲得的資訊也受到可見光載體的限制。

  隨著科學的發展,人們逐漸認識到在可見光之外,宇宙中還存在X射線、無線電波等看不見的電磁波。通過探測它們,可以觸摸到宇宙這只“大象”的另外一些方面。比如黑洞的引力讓光線也無法逃脫,人們無法看見黑洞,但是它會釋放出很強的X射線,讓天文學家得以分析黑洞的若幹性質。

  “X射線、可見光、無線電波都是電磁波,只是波長不同,所以逐漸發展出‘全波段天文學’,就是用各種波段來研究同一個天文現象,能得到更客觀和更深刻的認識,”鄭永春説,“還是用‘盲人摸象’打比方,用不同方式摸得多了,宇宙的‘形態’也能慢慢呈現出來。”

  引力波的發現,又提供了一種全新的“摸象”方式。引力波是與電磁波本質不同的物理現象,雖然百年前愛因斯坦的廣義相對論就預言了引力波的存在,但由于相關信號非常微弱,直到2015年才由美國“鐳射干涉引力波天文臺”(LIGO)第一次探測到由雙黑洞合並産生的引力波信號。

  本次LIGO項目組宣布發現的引力波,來自距地球約1.3億光年處的雙中子星合並。與黑洞合並只産生引力波不同的是,中子星合並除了産生引力波外,還發出了大量的電磁波。對于這次事件,全球約70個地面及空間望遠鏡從紅外、X射線、紫外和射電等波段進行了觀測。這是有史以來第一次,人類同時探測到來自同一個天文事件的引力波與電磁波。

  這就是讓天文學家感到興奮的“多信使天文學”。引力波和電磁波作為不同的“信使”,可以告訴我們同一個天文事件在不同方面的資訊。美國田納西大學天體物理學教授邁克爾·吉德裏説,“多信使天文學”是天文學家長期追求的“聖杯”,將對相關領域的未來産生巨大影響。

  從肉眼觀星到使用望遠鏡,從“全波段天文學”到“多信使天文學”,人類認識宇宙的手段在逐漸豐富,這頭仍有不少謎團的宇宙“大象”,最終會向人類展示出它的真面目。

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【糾錯】 責任編輯: 王萌萌
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