天文新聞

重力波會引發天文學觀測的革命

重力波研究歴史
美國亞利桑那州立大學物理學家勞倫斯·克勞斯(Lawrence M. Krauss)指,發現重力波開啟了觀測宇宙的一個新窗口,就像望遠鏡的發明或太空無線電波的發現一樣。重力波天文學將成為本世紀的天文學的重要課題。不僅如此,它可能還揭露有關重力、黑洞及基本物理問題的性質的重要信息。

南非誇祖魯-納塔爾大學(University of KwaZulu-Natal)的引力波研究專家馬寅哲說,天文學的發現幾百年以來主要靠電磁光譜的測量,射電、光學、紅外線、X射線等天文觀測手段均是在收集光,靠看觀測宇宙。重力波的發現則將從聽這一完全不同的角度進行天文觀測,重力波天文學這一學科的大門徹底被打開。重力波將成為探測黑洞質量、測量宇宙距離等基本問題的新窗口。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導】

美國科學家宣佈證實重力波的存在

科學家從雙黑洞併合找到重力波存在的時空漣漪
激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,簡稱 LIGO)香港時間星期四(2月11日)23時30分,在首都華盛頓全國新聞俱樂部舉行記者招待會,宣佈從雙黑洞併合找到重力波存在的證據。

這是首次科學家證實了愛因斯坦在1915年廣義相對論的一個重要預測,時空曲率的漣漪是以波的形式從射源向外傳播擾動,這種波會以重力輻射的形式傳遞能量。重力波的存在得到證實,對於時間、空間等基本概念的認知都會改變。同時重力波也將開出天文觀測的新場域,它能夠穿透電磁波所無法穿透的空間,讓人類更加瞭解遙遠的恆星、星系與黑洞。

人類首次發現重力波存在的間接定量證據是在1974年,科學家發現首個脈衝雙星系統「赫爾斯─泰勒脈衝雙星」(Hulse–Taylor binary pulsar),發現這兩顆中子星的公轉周期和距離會逐漸變小,原因顯然是它們以重力波的形式損失能量。這兩位科學家因此榮獲得1993年的諾貝爾物理學獎。

2014年3月17日,哈佛-史密松天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics,簡稱 CfA)的天文學家宣佈利用位於南極的「第二代宇宙泛星系偏振背景成像」(second-generation Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization,簡稱 BICEP2)探測器,在宇宙微波背景輻射中觀測到重力波效應,但後來的分析驗證無法排除星際塵埃的可能。

1991年,麻省理工學院與加州理工學院在美國國家科學基金會的資助下開始建設激光干涉重力波天文台。主要部分是兩個互相垂直的長臂,每個臂長四公里,臂的末端懸掛著反射鏡,大功率激光光束在臂中來回反射大約五十次,令到等效臂長大大增加,形成干涉條紋。重力波會造成光程差發生變化,導致干涉條紋發生移動。為了消除地震對系統帶來的干擾,激光干涉重力波天文台光學裝置安裝在結構複雜的防震台上。為降低空氣分子熱運動的影響,內部抽真空。此外激光干涉重力波天文台還在路易斯安那州和華盛頓州建造兩個相同的探測器,彼此相距三千公里,只有兩個探測器同時接收到的資訊,才有可能是重力波的訊號。

【圖、文:節譯自激光干涉重力波天文台新聞公佈】

「重力波」中國大陸譯作:引力波
「激光」台灣譯作:雷射

證實重力波的數據

漢福德和利文斯頓觀測站檢測到重力波訊號
激光干涉重力波天文台科學家利用改造後靈敏度提高十倍以上,稱為先進激光干涉重力波天文台(Advanced LIGO)的探測器,能夠偵測到相等於質子直徑萬分之一的距離變化。

去年9月14日香港時間17時51分,兩個距離3,002公里的漢福德(Hanford)和利文斯頓(Livingston)觀測站,在相隔7.1毫秒探測出來自十三億年前黑洞合併的相同重力波訊號,科學家因此認定,找到重力波存在的直接證據。

研究團隊估計,這兩個黑洞合併前,它們的質量分別相當於三十六個與二十九個太陽,合併後的總質量約是六十二個太陽,合併過程中有相當於三個太陽的能量以重力波的形式釋放。

【圖、文:節譯自激光干涉重力波天文台補充資料】

今次發現的重力波來自甚麼地方

今次偵測到重力波出現的天區位置
​​上圖顯示重力波來源的大致位置,位南半球的天區,彩色線代表訊號起源中不同的概率:紫色線範圍表示訊號預測有九成的置信水平區域;黃色線範圍只有一成的置信度水平。

今次發現的重力波是由一對位於十三億光年外黑洞合併產生。這對黑洞位於大麥哲倫雲,是標誌區下方的模糊斑點,另一個更小的星系叫做小麥哲倫星雲,在它的下面。

【圖、文:節譯自激光干涉重力波天文台補充資料】

美國太空總署和印度科學家表示隕石打死人並不正確

墜落物體的形狀
2月6日印度在南部泰米爾那都省(Tamil Nadu)有一件物體從天而降,擊斃一位四十歲的巴士司機並傷及另外三人。物體墜落地面形成一個大坑,並震碎附近建築物門窗的玻璃,當時行經這個地點的巴士司機不幸喪命。

美國太空總署和印度科學家表示,巴士司機不是由隕石殺死,從岩石表面特徵顯示,石頭本身不是來自太空。

【圖、文:節譯自印度互聯網新聞報導】

霍金表示科學家發現重力波是科學界重要一刻

史提芬·霍金
黑洞專家,英國天體物理學家霍金教授表示,他相信發現重力波是科學史上重要的一刻。他昨晚接受英國廣播公司專訪時表示:重力波為科學家提供看待宇宙的嶄新方式,發現它的能力,還令天文學起革命性的變化。這次是首次發現雙黑洞系統和首次觀察到黑洞合併。他還表示:重力波的發現除了驗證了愛因斯坦的廣義相對論外,我們可以期待透過宇宙史看到黑洞,甚至可以看到宇宙大爆炸初期的宇宙遺跡、看到一些最大的能量出現。

【圖、文:節譯自互聯網新聞報導】

日本新X射線天文衛星延期發射

發射場區域的天氣變化
日本宇宙航空研究開發機構原定香港時間今日16時45分,在種子島宇宙中心利用H3A火箭發射他們的第六顆X射線天文衛星(ASTRO-H)。由於發射場附近大氣層出現多個冷凍層,和預測會有強風,影響火箭發射工作,因此決定推遲發射時間,稍後會公佈新的發射日期。

【圖、文:節譯自日本宇宙航空研究開發機構網頁】

美國太空總署發佈冥王星的地質圖

冥王星史波尼克高原的地質圖
美國太空總署今日發佈冥王星湯博區(Tombaugh Regio)的地質圖

此地質圖覆蓋冥王星表面從上到下2,070公里的一部分,包括非正式地稱為史波尼克高原(Sputnik Planum)的廣大氮冰平原和周圍的地形。

地質圖用不同的顏色表示不同的地質地形。每個地形由它的性質和形態定義。例如:平坦,凹痕,崎嶇,丘狀或山脊。地圖的分辨率每像素大約320米。

【圖、文:節譯自美國太空總署網頁】

德國科學家試驗月塵製造磚塊

月塵物質製作為建築材料
月球表面遍佈鬆散的月塵,德國航空太空中心科學家正在進行試驗,看看是否能夠將月塵熔化並製成可用於未來月球定居點建設的建築材料。如果成功,將大大減少從地球向月球運輸物資的壓力,從而節約成本。

德國航空太空中心的工程師研製巨型太陽能聚焦設備,能夠產生超過攝氏二千五百度的高溫,研究月塵的性質,從而確認它們是否的確能夠順利​​熔化並重新凝結成建築用的磚塊。

【圖、文:節錄自互聯網新聞報導;新聞訊息由林景明提供】

新X射線天文台將大顯身手探索黑洞與星系團的歷史

畫家筆下的日本X射線天文衛星
日本宇宙航空研究開發機構香港時間明日(2月12日)16時45分,將在種子島宇宙中心利用H3A火箭發射他們的第六顆X射線天文衛星(ASTRO-H)。黑洞與星系團迷以及X射線天文學家為之振奮,因為它攜帶了目前最先進的儀器,上面的兩個望遠鏡鏡面是在美國太空總署的戈達德太空飛行中心建造。

【圖:互聯網;文:林景明節譯自美國太空總署網頁】

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