引力波谣言甚嚣尘上

物理学家表示,他们听说LIGO天文台可能已经发现了黑洞合并的信号

2014年,研究人员在路易斯安那州利文斯顿的LIGO天文台探测器上工作。

Michael Fyffe/LIGO

几个月以来,物理学家们一直在 热议 可能探测到引力波的消息——这一发现将证实阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论的关键预测之一。1月11日,在兴奋的物理学家在网上泄露了一些传言后,这种猜测在 媒体头条中爆发

传言是什么?
传言表明,高级激光干涉仪引力波天文台(LIGO),这个在美国设有华盛顿州和路易斯安那州探测器的实验室,已经发现了引力波信号。根据爱因斯坦的理论,这些是时空结构中的涟漪,是由诸如两个黑洞或两个中子星合并等灾难性事件产生的。

宇宙学家劳伦斯·克劳斯于9月份在推特上首次发布了可能探测到的消息,他来自坦佩的亚利桑那州立大学。现在最具体的传言来自理论物理学家卢博什·莫特尔的博客文章:据推测,这两个探测器在经过2亿美元的升级后于去年9月重新开始收集数据,它们已经接收到两个黑洞合并过程中产生的波。


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普林斯顿大学新泽西州分校的广义相对论模拟专家弗朗斯·普雷托里乌斯说,如果这是真的,那将是“尽可能接近直接观测黑洞”。

参与LIGO实验的物理学家们怎么说?
他们什么也没透露。“我们仍在采集数据,甚至早期运行数据的分析也尚未完成审查,”路易斯安那州立大学巴吞鲁日分校的物理学家、由900人组成的合作项目的发言人加布里埃拉·冈萨雷斯说。

冈萨雷斯说,升级后的第一阶段数据收集原定于1月12日结束,但最早也要到2月份才能获得为期四个月的搜索的第一个官方结果。(探测器也将很快关闭,开始为期九个月的第二次升级,以进一步提高其灵敏度。当它们重新启动时,欧洲的同类设备——高级处女座干涉仪——将加入。)

LIGO可能已经做到了吗?
这是有可能的。LIGO的干涉仪在4公里长的真空管道两端的镜子之间反射激光束,旨在探测经过的引力波,这些引力波会拉伸和压缩管道的长度——以及其余空间。

广义相对论预测,围绕彼此紧密轨道的两个巨大物体将螺旋式向内运动,最初缓慢,然后越来越快,直到它们合并,从而扭曲时空,产生向所有方向扩散的扰动。

LIGO的探测器,以目前的灵敏度,只能接收到频率远高于10赫兹的引力波。因此,如果它们接收到信号,它们将捕捉到戏剧的最后阶段,即黑洞每秒绕转超过10次,加速到每秒数千次,就在它们合并之前。模拟显示,如果将产生的波作为可听声音播放,听起来像鸟的“啾啾”声

“如果广义相对论是正确的,那么信号的外观就没有回旋余地,”普雷托里乌斯说,他于2005年成为第一位完成黑洞合并完整计算机模拟的物理学家,该模拟提供了对其将释放的引力波的形状和大小的详细预测。

信号可能是误报吗?
这也可能。LIGO探测器具有用于减少不必要振动的精密系统,但该团队需要仔细检查任何探测结果是否不是误报——例如,过往卡车产生的振动。

但传言中的信号也可能是故意演习的结果。LIGO团队的三名成员可以访问能够秘密推动镜子并模拟天体物理现象所有特征的系统——这个程序称为“盲注入”。只有当研究人员准备好宣布他们发现了某些东西时,盲注入团队才会宣布它是否创建了故意信号。在LIGO的早期运行中,2007年和2010年发生了两次这样的演习。

但坦佩的亚利桑那州立大学的克劳斯发推文说,他听说该团队在去年夏天升级后的探测器测试期间,在正式数据收集开始之前——并且在盲注入系统到位之前——探测到了信号。(当《自然》杂志向他询问时,他不知道更多细节。)

亚特兰大佐治亚理工学院的物理学家、LIGO数据分析团队负责人劳拉·卡多纳蒂说,LIGO研究人员仍将花费时间分析这样一个早期事件;科学家们将无法评估这样一个早期信号,除非他们更好地了解特定类型的误报在数据中可能出现的频率。

LIGO合作组织拒绝评论是否曾在两个干涉仪都处于活动状态但不可能进行盲注入的任何时间。

LIGO物理学家担心这些谣言吗?
冈萨雷斯有点恼火。“我担心会在公众和媒体中制造虚假的期望,”她说。

但卡多纳蒂说,围绕实验的热议“令人振奋”。“泄露事件很早就开始意味着它们是我们必须学会与之共处的事情,”她说。“这意味着人们对我们正在做的事情感到兴奋。”

如果探测到引力波,那将是一件意义重大的事件。“我眼中的引力波是人类一直对宇宙充耳不闻,”西澳大利亚大学珀斯分校的物理学家、LIGO联盟成员大卫·布莱尔说。“现在,我们突然有可能为人类创造仿生耳朵,让我们能够聆听宇宙的声音。”

本文经许可转载,最初于2016年1月12日首次发表

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