引力波与未来天文学

引力波在世界范围内引起了巨大的轰动，但为什么它们探测革命了天文学和物理学?克里斯·史密斯把这个问题告诉了安德鲁·庞岑和马丁·里斯……

马丁:这些引力波是由爱因斯坦的理论预测的，事实上，它们是该理论中最独特、最显著的预测，令人惊讶的是，观测结果似乎与计算结果非常吻合。所以这是对爱因斯坦理论的有力证明，在他提出这个理论大约100年后。

克里斯:为了验证、证明和证实爱因斯坦的预言，我们还应该做些什么呢?

马丁:嗯，我们仍然不知道这些黑洞的确切形状以及它们旋转的速度，当然，作为天体物理学家，我们想知道黑洞是如何形成的。是什么进化导致了它们所以天体物理学家有很多工作要做。

克里斯-我们听很多人说这些引力涟漪来自十亿光年之外。我们怎么知道这些黑洞在太空中的位置呢?

马丁:这个信号是由两个相距2000英里的探测器探测到的，两个探测器之间有一个轻微的时间延迟，这告诉了你一些关于方向的信息，因为它告诉了你波以光速从一个到另一个所花费的时间。如果我们有三个探测器，我们可以做一种三角测量，但我认为我们应该意识到这是多么了不起的技术。我们正在探测这个事件，它发生的距离比你在天空中看到的所有恒星都要远数百万倍，这些仪器已经探测到了它，尽管我们听到的是镜子里的微小抖动。一个非常微小的影响，这是一项了不起的技术。

克里斯-质子直径的万分之一是他们引用的口号。

马丁:没错。另一种方法是测量人类头发的直径，距离最近的半人马座阿尔法星。所以这是惊人的精度，所以工程师比理论家需要更多的信任。

克里斯，还有安德鲁，过去我们在天文学上的一些努力是不是真的因为光在到达我们的过程中被灰尘和其他物质打断而受挫，但是这些引力波应该直接穿过一切?所以从理论上讲，我们不应该让它们被任何东西遮挡……

安德鲁:嗯，那当然是真的。但我认为，当你开始使用引力波观察天空时，会有更大的不同，你所拾取的那种物体是你用传统望远镜永远看不到的……

克里斯-所以这真的是一个新的远景?

安德鲁:哦，是的。我的意思是，即使是现在，我们谈论的是两个黑洞，每个黑洞的质量是太阳的30倍。如果你停下来想想这到底是什么意思，它实际上是令人兴奋的……

克里斯-我看得出来你很兴奋。如果从1到10，你会打几分?

安德鲁:嗯……这有点……我是说，这是10分……

克里斯-他说不出话来了!

安德鲁:听着，就科学意义而言，这是十分。就我的职业生涯而言，这真的是一个遗憾的来源，因为当我开始的时候，我有机会攻读引力波的博士学位。当时，我想……哦，拜托，我是说这些微小的东西，它们永远不会被发现，不是吗?所以我没有这样做，而是去做别的事情，现在我看起来有点像个傻瓜。

克里斯-马丁?

马丁-不，我觉得十有八九。在某种程度上，原始引力波，如果我们能探测到它们，会更令人兴奋，但它们很难被探测到。也就是10个。我给这九个满分，但是，因为我是一名天体物理学家，我不仅对它们感兴趣，因为它们是爱因斯坦理论的检验，而且是恒星如何形成、演化和死亡的进化故事的一部分。这告诉我们一种恒星结束生命的新方式。