警告:倒數十秒,重力波來了

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 17 日 0:00 | 分類 天文 , 自然科學 Telegram share ! follow us in feedly


2017 年 8 月 17 日,美國 LIGO 重力波干涉儀觀測到特殊的重力波,並在事件發生後 40 分鐘將訊息透露給全球天文界。世界各地天文台收到訊息後迅速接力觀測,希望捕捉伴隨重力波事件發生的電磁波。

這次事件稱為 GW170817,是目前科學家觀測到的少數雙中子星合併事件之一。因為儀器靈敏度的限制或其他自然因素,重力波觀測多來自黑洞合併事件,但隨著美國 LIGO 和歐洲 Virgo 等大型重力波干涉儀不斷升級,雙中子星合併的觀測樣本可望增加更多。

GW170817 之所以獲得許多關注,是因為一般的黑洞合併事件會吞噬幾乎所有撞擊產生的能量,電磁波、微中子及高能粒子都無法逃離「事件視界」。而中子星沒有事件視界,除了重力波,其他在碰撞前後產生的一系列電磁波、微中子都有機會觀測到。

重力波非常微弱,科學家必須做大量數學處理才能將訊號從背景雜訊挑出,以至於 GW170817 的觀測警報遲至 40 分鐘後才發出。為了盡可能讓重力波的伴隨事件不遺漏,科學家努力減少警報的延遲時間。

藉由雙星高速繞旋並靠近的訊號,美國賓州大學 Surabhi Sachdev 嘗試在合併發生前發現事件。LIGO 及 Virgo 內部本身就有重力波預警檢測管道:GstLAL。Sachdev 團隊分析 GstLAL 性能,模擬數據集中,GstLAL 能在合併發生前 10~60 秒確認許多預警訊號。

Sachdev 與團隊預測,當 LIGO 和 Virgo 達到一定靈敏度時,有接近一半的雙中子星合併事件至少能在合併前 10 秒發現,提供快速的天區定位和觀測警報,為大型天文台保留更多捕捉高能電磁波及微中子爆發的機會。如果能以多重管道觀察,將幫助科學家了解對中子星的磁場、超鐵元素的合成,或許還能一窺快速無線電爆發源之謎。

▲ 中子星合併的重力波如漣漪在時空蔓延。此為示意圖,非重力波真實樣貌。(Source:AAS NOVA

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:LIGO

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