北京时间16日晚10点,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。

引力波到底是什么?发现它有何种意义?我国在建的首个原初引力波探测站当前进展如何?

10月20日,记者对话了引力波探测“阿里计划”项目常务副经理、中国科学院高能物理研究所研究员李虹。

李虹(右二)。封面新闻图连“听”带“看”

封面新闻:什么是引力波?

李虹:在物理学中,引力波是指时空弯曲中的涟漪,通过波的形式从辐射源向外传播,这种波以引力辐射的形式传输能量。

这个解释,可能有些专业,打个比方,大家在生活中都见到过向平静的湖面扔一块石子的情况,会形成一串涟漪向外传去,如果把宇宙比做平静的湖面,那么引力波就是扔石块所产生的涟漪。在宇宙中,大质量天体的剧烈运动,例如,黑洞、中子星等大质量天体的并合就像是扔那块石头。但它的信号非常微弱,需要非常灵敏的探测器才能探测到。

封面新闻:这是我们第一次发现引力波?

李虹:并不是,2016年初,LIGO合作组就宣布发现了引力波,当时美国汉福德区和路易斯安那州的利文斯顿的两台引力波探测器同时探测到了引力波信号,这才是人类史上第一次探测到引力波,这一次的引力波是由两个黑洞并合产生的。前不久,LIGO合作组的三名科学家被授予了诺贝尔物理学奖。

封面新闻:引力波为什么有那么重大的意义?

李虹:引力波最早是由著名科学家爱因斯坦在100年前所提出的,但当时他只是预测有引力波的存在,并未证实。一直以来受条件所限,我们都没有找到引力波存在的证据,直到2016年,引力波的发现,填补了广义相对论实验验证中最后一块空白。

封面新闻:既然之前已发现,那为什么这一次还是那么重视?

李虹:之前我们就说过,大质量天体的并合都会产生引力波。这一次产生引力波的原因不同于之前所测的黑洞并合引力波,这一次是由两个中子星并合产生的,中子星并合与黑洞并合的主要区别在于除了引力波之外,还会产生电磁辐射。同时,这一次我们不止抓住了引力波,同时还逮到了与之关联的电磁波。

所以,如果说之前LIGO的发现使人类第一次听到了宇宙的声音,那么这次是人类第一次连“听”带“看”地感受到了一个引力波事件,这在引力波乃至整个天体物理研究领域是第一次。

开启新时代

封面新闻:探测引力波有什么意义吗?

李虹:如果没有一定的物理知识,其实很难理解,我这样说吧,首先,我们探测到它,可以说是完成了一项世纪任务,检验了爱因斯坦100年前预言。同时,也开启了一个新的时代,将使天文学家们能够利用一种全新手段去探索宇宙天体的奥秘,研究各类天体事件背后的规律。

封面新闻:这个全新手段是什么?

李虹:全新手段就是引力波。通过监测引力波的频率等信息,都是我们研究背后天体事件的重要依据。

其实,这次的发现更强有力的证明了引力波,与前4个黑洞并合引力波都不同,这次探测到引力波不再是孤证,同一天体事件产生的引力波被看到的同时,电磁波也被逮到了。再次证明了引力波,证明了探测引力波的能力。

那么下一步,就能更精确地测量,将彻底打开引力波宇宙学、引力波天体物理研究的新纪元。

封面新闻图

尚未发现原初引力波

封面新闻:关于引力波未来研究方向是什么?

李虹:引力波的种类丰富多彩,除天体运动产生的引力波之外,还有另外一类非常重要的引力波——原初引力波。到现在为止,我们都没有发现过它。原初引力波对应于引力波领域的最低频段,对原初引力波探测的重要意义在于探知宇宙起源的奥妙。

我国首个探测站在建中

封面新闻:目前我们有什么准备?

李虹,目前由高能所牵头,国内多家科研院所和大学参与的阿里原初引力波探测计划将在我国西藏阿里地区海拔5250米的观测站开展对原初引力波的探测,主要探测手段是通过对宇宙微波背景光子极化的统计和测量来获取原初引力波信号。这是我国第一个地面原初引力波探测计划,也是北半球的第一个。

封面新闻:阿里探测站建设进展如何?

李虹:探测站于今年1月开始筹建,目前已完成主体结构建设,即将竣工。

封面新闻:什么时间投入使用?

李虹:真正投入使用还需等到2019年,因为阿里计划的一号望远镜的研制,要到2019年年底才能完成。阿里原初引力波观测站建成后将是阿里天文台重要的一部分,我们计划,通过一到两年的观测,给出对原初引力波精确的测量。