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天文|LIGO负责人解释发现引力波的感觉

LIGO的过去、现在与未来——LIGO负责人的讲述
天文|LIGO负责人解释发现引力波的感觉
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图片来源：SXS ， 模拟极端太空时间（SXS）项目

2015年9月14日 ， 在以通用的灵敏度开始运作不到72小时后 ， 位于华盛顿和路易斯安那州的两个LIGO（激光干涉引力波天文台）探测器发现了一件不可思议的事情：一个与两个巨大黑洞合并产生的引力波信号一致的情况被探测到了！这种直接探测——任何类型引力波的首次探测——带来了一种新型天文学的黎明 。 两个质量分别为29倍和36倍太阳质量的黑洞合并成为62被太阳质量的黑洞 ， 这是第一次人类观测到如此质量的黑洞 。 并且这次观测是令人信服的 ， 每个检测器中 ， 大于5西格玛的重要匹配的鲁棒检测是独立进行的 。 事实上 ， 这两个探测器探测到的是完全相同的东西 ， 毫无疑问 ， 这实际上是一个引力波信号 。
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图片来源：双黑洞合并产生的引力波观测 ， B.P.阿伯特等人（LIGO科学合作组织和室女座合作组织） ， 相关论文发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters） ， 116 ， 061102（2016）

虽然关于这一点有许多可以说的 ， 但是没有什么可以代替直接寻找源头 。 在这样的情况下 ， 这意味着直接去找身为科学家、教授和LIGO负责人的戴夫·赖茨！

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图片来源：派尔/加州理工/麻省理工/LIGO实验室

伊桑·西格尔（ES）：现在已经有许多关于这次发现的报道 ， 但是在9月份当数据才开始被采集没几天这个信号出现时 ， 情况肯定是不同的 。 当这些波首次出现时 ， 是你预计会见到的吗？或者说它是一个惊喜？

戴夫·赖茨（DR）：它的振幅让我感到吃惊 ， 这是一个非常强烈的信号 。 这是个黑洞 ， 很少有人会预测到二元黑洞会是我们最先探测到的东西 。 这个黑洞比其他观测记录过的恒星质量的黑洞都要重 。 有那么多的元素……就在黑洞那儿！

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图片来源：LIGO合作组织

ES：关于LIGO ， 你希望每个人都知道 ， 但是还没得到应有重视的东西是什么？

DR：我认为有一件事确实没有被广泛关注 ， 这件事不是太关于LIGO ， 而是关于其他即将上线的探测器和它们将发挥的作用 。 有很多其他探测器即将上线：一个是在意大利 ， VIRGO探测器有望在今年上线 。 在日本神冈的矿山有一个叫做KAGRA的探测器有望于2019年上线 。 然后 ， 印度宣布他们要建一个引力波探测器 ， 这是我们一直追求了四年的东西 。
让这些探测器上线是十分重要的 ， 它将使我们能够将引力波天文学和电磁（传统天文学）结合起来 。 下一步是：让三、四个或者五个干涉仪同时观测应力波 ， 迅速在几分钟之内定位它 ， 并让其他天文台立刻捕捉它 ， 用光学或X-射线波段捕捉它 。 这将给我们提供一个对这些灾难性事件的全新理解 。 这不仅仅是现在发生的事情 ， 而是当这些探测器上线后 ， 发现宇宙将会变得多么丰富 。 LIGO很棒 ， 但是当所有这些探测器都上线后 ， 时期就会变得超级棒 。
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图片来源：R.赫特-加州理工学院/喷气推进实验室 。

ES：引力波天文台的升级还没有完成 。 你们计划什么时候完成升级？升级过后它会比现在敏感多少？

DR：我们对敏感度有一个以函数频率为准的科学设计目标 。 从某种程度上说 ， 在不同的频率空间上 ， 我们大多数时候离设计目标大约有三分之一的距离 。 我们有一个叫双中子星旋进范围的度量标准 ， 在这个范围内我们可以看到中子星的双星合并 ， 这个范围也是我们现在主要进行操作的范围 ， 也就是70-80Mpc 。 我们想要达到200Mpc 。 我认为困难的地方在于使探测器正常工作 ， 在低频率下 ， 我们可能有10-15-20（递进）的影响因素取决于你在哪里 ， 这打开了一个全新的我们可以检测到光谱的黑洞 。 在达到设计灵敏度方面 ， 可能要推迟到2018 ， 2019或2020年 。 事实证明 ， 大自然是非常仁慈的 ， 宇宙中似乎有很多这样的黑洞 ， 我们足够幸运地看到了一个 。
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