LIGO回归：大名鼎鼎的引力波探测器重新启动并恢复运行

LIGO回归：大名鼎鼎的引力波探测器重新启动并恢复运行LIGO由两个巨大的探测器组成，这两个探测器现在都在运行并搜索宇宙。第一个LIGO探测器可以在华盛顿的汉福德找到，而第二个则位于路易斯安那州的利文斯顿。由于进行了一系列价值数百万美元的升级，这两个探测器现在都在重新开始对宇宙的观测，并提高了灵敏度。对该设施的改进应允许探测器每隔两到三天就能接收到黑洞碰撞的信号。此前，它只能每星期左右探测一次碰撞。位于路易斯安那州利文斯顿的先进LIGO引力探测器的航拍照片。图片来源：Picturellarious美国各州的LIGO探测器本应由第三个探测器加入，即位于意大利比萨附近的Virgo探测器。然而，该探测器还没有准备好投入使用，尽管他们希望在秋天之前将其启动并运行。所有这些引力波探测器的目标是探测和发现我们宇宙中的黑洞合并。科学家们希望更多地了解这些宇宙碰撞，因为它们有可能改变它们所包含的星系的一切。不仅如此，一些科学家认为，一些黑洞是时空结构本身的结点，而对这些结点的更多了解，只会有利于我们对宇宙基础的理解。由于LIGO和其他探测器得到了升级，它们能够提取关于我们宇宙中产生引力波的螺旋形物体的更重要和详细的信息。这包括像每个人如何旋转，以及它们如何具体地围绕对方旋转的信息。也许这些探测器甚至会帮助我们在某一天看到黑洞。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362423.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362423.htm

黑洞狂欢可能导致引力波探测器所看到的宇宙崩溃

黑洞狂欢可能导致引力波探测器所看到的宇宙崩溃艺术家对一个星团核心的黑洞集合的印象。资料来源：欧空局/Hubble,N.Bartmann我们还知道，这些宇宙碰撞经常发生：随着探测器灵敏度的提高，我们有望在2023年开始的下一次观测中，几乎每天都能感觉到这些事件。但我们还不知道的是，是什么导致了这些碰撞的发生。黑洞在大质量恒星死亡时形成。通常情况下，这种死亡是剧烈的，是一种极端的能量迸发，会摧毁或推开附近的物体。因此，在宇宙的年龄范围内，很难形成两个足够近的黑洞来合并。让它们合并的一个方法是在人口密集的环境中把它们推到一起，比如星团的中心。在星团中，开始时相距甚远的黑洞可以通过两种机制被推到一起。首先，是质量隔离，这导致质量最大的物体向引力势阱的中间沉降。这意味着分散在整个星团中的任何黑洞都会在中间形成一个无形的"暗核"。第二，存在着动态的相互作用。如果两个黑洞在星团中配对，它们的相互作用就会受到附近物体引力的影响。这些影响可以从双星中移除轨道能量，并将其推到一起。在星团中可能发生的质量隔离和动力学相互作用会在合并的双星的属性上留下它们的指纹。一个关键属性是双星在合并前的轨道形状。由于星团中的合并可能发生得非常快，所以轨道形状可能相当拉长--不像是地球围绕太阳的平静、沉稳的圆圈，而更像是哈雷彗星在进出太阳系时的挤压椭圆。当两个黑洞处于这样一个拉长的轨道上时，它们的引力波信号具有特征性的调制，可以研究出这两个物体在哪里相遇的线索。一个由OzGrav研究人员和校友组成的小组正在共同研究黑洞双星的轨道形状。由IsobelRomero-Shaw博士（原莫纳什大学，现驻剑桥大学）领导的小组与莫纳什大学的PaulLasky和EricThrane教授一起发现，LIGO-Virgo-KAGRA合作组织观测到的一些双星可能具有拉长的轨道，表明它们可能在一个人口稠密的星团中发生碰撞。他们的发现表明，观察到的双星黑洞碰撞中的一大块--至少35%可能是在星团中形成的。"我喜欢把黑洞双星想象成舞伴，"罗梅罗-肖博士解释说。"当一对黑洞孤立地演化在一起时，它们就像一对夫妇在舞厅里单独表演缓慢的华尔兹。它是非常受控和谨慎的；美丽，但没有什么意外。与此形成鲜明对比的是星团内狂欢式的氛围，在那里你可能会有很多不同的舞蹈同时发生；大大小小的舞团，自由式的，还有很多惊喜！"虽然这项研究的结果不能告诉我们观察到的黑洞双星到底在哪里合并，但它们确实表明，星团中心的黑洞狂欢可能是一个重要贡献。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1339673.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1339673.htm

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘 反应时间仅需30秒

研究人员用更快的引力波探测技术揭示宇宙奥秘反应时间仅需30秒这项研究的目标是在探测到中子星和黑洞后30秒内向天文学家和天体物理学家发出警报，帮助人们更好地了解中子星和黑洞，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这些研究成果最近发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上，这是一份经同行评审、开放获取的科学杂志。引力波与时空的相互作用是在一个方向上压缩时空，而在垂直方向上拉伸时空。这就是为什么目前最先进的引力波探测器是L型的，并使用干涉测量法测量激光的相对长度，干涉测量法是一种观察两个光源结合产生的干涉图案的测量方法。探测引力波需要精确测量激光的长度：相当于测量距离最近的恒星（约四光年）的距离，精确到一根头发丝的宽度。该图显示了研究人员发出警报所需的时间，平均不到30秒。图片来源：安德鲁-托伊沃宁这项研究是全球引力波干涉仪网络LIGO-Virgo-KAGRA(LVK)协作的一部分。在最新的模拟活动中，使用了以前观测时段的数据，并添加了模拟引力波信号，以显示软件和设备升级的性能。该软件可以检测信号的形状，跟踪信号的表现，并估计事件中包括哪些质量，如中子星或黑洞。中子星是已知存在的最小、密度最大的恒星，是大质量恒星在超新星中爆炸时形成的。一旦该软件探测到引力波信号，它就会向用户（通常包括天文学家或天体物理学家）发送警报，告知信号在天空中的位置。随着这一观测时段的升级，科学家们能够在探测到引力波后更快地发送警报，时间不超过30秒。"有了这个软件，我们就能探测到中子星碰撞产生的引力波，这种引力波通常太微弱，除非我们知道确切的观测位置，否则是无法看到的，"明尼苏达大学双城分校物理与天文学院博士生安德鲁-托伊沃宁（AndrewToivonen）说。"首先探测到引力波将有助于确定碰撞的位置，帮助天文学家和天体物理学家完成进一步的研究"。天文学家和天体物理学家可以利用这些信息来了解中子星的行为方式，研究中子星和黑洞碰撞时的核反应，以及包括金和铀在内的重元素是如何产生的。这是使用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）进行的第四次观测，它将一直观测到2025年2月。在前三次观测期间，科学家们对信号的探测进行了改进。本次观测结束后，研究人员将继续查看数据并做出进一步改进，目标是更快地发出警报。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429366.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1429366.htm

“中国天眼”探测到纳赫兹引力波存在关键证据

“中国天眼”探测到纳赫兹引力波存在关键证据据中新社报道，记者从中国科学院国家天文台获悉，这项纳赫兹引力波研究重要成果论文，星期四（6月29日）在中国天文学术期刊《天文与天体物理研究》（RAA）在线发表。作为引力波的一种，对频率低至纳赫兹的引力波进行探测，将有助于天文学家理解宇宙结构的起源，探测宇宙中最大质量的天体即超大质量黑洞的增长、演化及并合过程，也有助于物理学家洞察时空的基本物理原理。中科院国家天文台说，后续将充分发挥FAST脉冲星测时精度国际领先优势，加快纳赫兹引力波探测科研攻关，积累更长期的观测数据，逐步发表更高精度的探测结果，打开人类利用纳赫兹引力波探测宇宙的新窗口。同时，该台还将积极推进FAST扩展和升级，基于脉冲星测时阵列方法，实现纳赫兹引力波事件的常规观测，从而建成纳赫兹引力波天文台，并开启更高灵敏度和更高分辨率的低频射电观测研究新纪元，将中国加快建设成为引力波天文和射电天文强国。——

科学家们探测到了中子星与潜在黑洞在质量缝隙中碰撞产生的引力波

科学家们探测到了中子星与潜在黑洞在质量缝隙中碰撞产生的引力波低质量间隙黑洞（深灰色表面）与中子星的凝聚与合并，颜色从深蓝色（每立方厘米60克）到白色（每立方厘米600千克）不等，凸显了中子星低密度物质的强烈变形。资料来源：I.Markin（波茨坦大学）、T.Dietrich（波茨坦大学和马克斯-普朗克引力物理研究所）、H.Pfeiffer、A.Buonanno（马克斯-普朗克引力物理研究所）。2023年5月，就在LIGO-Virgo-KAGRA第四次观测运行开始后不久，位于美国路易斯安那州的LIGO利文斯顿探测器观测到了一个引力波信号，该信号来自于很可能是一颗中子星与一个质量为太阳2.5至4.5倍的紧凑天体的碰撞。中子星和黑洞都是紧凑型天体，是大质量恒星爆炸后的致密残余物。这个名为GW230529的信号之所以引人入胜，是因为它的质量较大。它处于已知最重的中子星和最轻的黑洞之间可能存在的质量差距之内。引力波信号本身并不能揭示这个天体的性质。未来对类似事件的探测，特别是那些伴随着电磁辐射爆发的事件，可能有助于解决这个问题。不列颠哥伦比亚大学助理教授、LIGO科学合作组织副发言人杰斯-麦基弗博士（Dr.JessMcIver）说："这次探测是我们从第四次LIGO-Virgo-KAGRA观测运行中获得的第一个令人兴奋的结果，它揭示了中子星和低质量黑洞之间的类似碰撞的发生率可能比我们之前想象的要高。"由于只有一个引力波探测器看到了这一事件，因此评估它是否真实变得更加困难。这幅图像显示了低质量间隙黑洞（深灰色表面）与中子星的合并，颜色从深橙色（每立方厘米100万吨）到白色（每立方厘米6亿吨）不等。引力波信号用一组正偏振的应变振幅值表示，颜色从深蓝色到青色不等。资料来源：I.Markin（波茨坦大学）、T.Dietrich（波茨坦大学和马克斯-普朗克引力物理研究所）、H.Pfeiffer、A.Buonanno（马克斯-普朗克引力物理研究所）。检测技术的进步ICG的研究软件工程师GarethCabournDavies博士开发了用于在单个探测器中搜索事件的工具。他说"通过在多个探测器中看到事件来证实事件是我们从噪声中分离信号的最强大工具之一。通过使用适当的背景噪声模型，即使在没有其他探测器支持我们所看到的情况下，我们也能判断出一个事件"。在2015年探测到引力波之前，恒星质量黑洞的质量主要是通过X射线观测发现的，而中子星的质量则是通过无线电观测发现的。由此得出的测量结果分为两个截然不同的范围，两者之间的差距约为太阳质量的2到5倍。多年来，有少量测量结果蚕食了这一质量差距，天体物理学家对此仍有很大争议。最新研究结果的影响对GW230529信号的分析表明，它来自两个紧凑型天体的合并，其中一个天体的质量是太阳质量的1.2到2.0倍，另一个天体的质量是太阳质量的两倍多一点。虽然引力波信号没有提供足够的信息来确定这些紧凑的天体是中子星还是黑洞，但看起来较轻的天体很可能是中子星，而较重的天体则是黑洞。LIGO-Virgo-KAGRA合作组织的科学家们确信，较重的天体就在质量差距之内。引力波观测现在已经提供了近200个紧凑天体质量的测量值。其中，只有一次并合可能涉及质量鸿沟紧凑天体--GW190814信号来自黑洞与一个紧凑天体的并合，该天体的质量超过了已知最重的中子星，而且可能在质量鸿沟之内。来自美国西北大学的SylviaBiscoveanu博士说："虽然之前已经报道过引力波和电磁波中存在质量间隙天体的证据，但这个系统尤其令人兴奋，因为它是首次引力波探测到与中子星配对的质量间隙天体。对这一系统的观测对双星演化理论和紧凑天体合并的电磁对应理论都有重要意义"。正在进行和未来的观察第四次观测运行计划持续20个月，其中包括几个月的间歇期，以便对探测器进行维护并进行一些必要的改进。截至2024年1月16日，也就是当前的间歇期开始时，总共发现了81个重要的候选信号。GW230529是经过详细调查后公布的第一个候选信号。第四次观测运行将于2024年4月10日恢复，LIGOHanford、LIGOLivingston和Virgo探测器将同时运行。观测运行将持续到2025年2月，不会再有中断观测的计划。在观测运行继续进行的同时，LIGO-Virgo-KAGRA的研究人员正在分析运行前半段的数据，并检查已经确定的其余80个重要候选信号。到2025年2月第四次观测运行结束时，观测到的引力波信号总数将超过200个。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427286.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427286.htm

美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）今年2月报告首次直接探测到了广义相对论预言的引力波，产生引力波的天体被认为是两个彼此靠近的

美国的激光干涉引力波天文台（LIGO）今年2月报告首次直接探测到了广义相对论预言的引力波，产生引力波的天体被认为是两个彼此靠近的黑洞。上周，一组研究人员在《PhysicalReviewLetters》上发表论文，探讨了LIGO可能探测到暗物质的可能性，而暗物质可能就是黑洞。暗物质不产生电磁波，无法直接观察到，在构成暗物质的可能天体和物质中，黑洞并不是主要的候选。如果黑洞构成了暗物质，那么它们也必须是原始黑洞——宇宙早期物质稠密的情况下形成的黑洞。当LIGO探测到两个正在合并的黑洞，科学家一开始认为这是极其幸运的事件。但黑洞的合并在宇宙中究竟是罕见还是很常见？研究人员估计黑洞的合并事件每年每吉秒差距空间内可能发生2到53次。他们认为，如果原始黑洞存在，它们在空间的分布类似暗物质，而LIGO观察到暗物质的可能性不能被立即排除。http://arstechnica.com/science/2016/05/machos-make-a-return-with-gravitational-wave-discovery/