盤點(diǎn)5次引力波探測(cè)

引力波源于愛因斯坦建立廣義相對(duì)論以后的預(yù)言，即極端天體物理過程中引力場(chǎng)急劇變化，產(chǎn)生時(shí)空擾動(dòng)并向外傳播。從LIGO在2015年9月14日首先發(fā)現(xiàn)雙黑洞并合產(chǎn)生的引力波事件以來，人們已探測(cè)到多例引力波事件。

2015年9月，激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)首次單獨(dú)探測(cè)到引力波，這是人類首次探測(cè)到引力波信號(hào)，由質(zhì)量分別相當(dāng)于29個(gè)太陽和36個(gè)太陽的兩個(gè)黑洞合并時(shí)發(fā)出。二者形成了一個(gè)21倍太陽重量的旋轉(zhuǎn)黑洞，大約與太陽相當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)轉(zhuǎn)化成能量，以引力波的形式釋放出來。

2015年12月，時(shí)隔3個(gè)多月，激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)再次單獨(dú)探測(cè)到引力波，信號(hào)來源于距離地球14億光年的兩個(gè)黑洞的合并。兩個(gè)初始質(zhì)量分別為約14倍太陽質(zhì)量和約8倍太陽質(zhì)量的黑洞，合并成一個(gè)約21倍太陽質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)黑洞，以引力波的形式釋放。

2017年1月，激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)第三次單獨(dú)探測(cè)到引力波。這次的引力波事件是由兩個(gè)恒星質(zhì)量級(jí)黑洞碰撞所產(chǎn)生的，其中一個(gè)的質(zhì)量約為太陽的31倍，另一個(gè)則是太陽質(zhì)量的19倍�？茖W(xué)家計(jì)算出這兩個(gè)黑洞在最終融合成一個(gè)約為太陽質(zhì)量49倍的黑洞之前，彼此圍繞對(duì)方相互旋轉(zhuǎn)了約6次。這種宇宙級(jí)大碰撞產(chǎn)生的能量本身就能達(dá)到太陽質(zhì)量的兩倍，并以引力波的形式將能量擴(kuò)散出去。

2017年8月14日，激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)的兩臺(tái)干涉儀和歐洲“處女座”(Virgo)引力波探測(cè)器的一臺(tái)干涉儀，從三個(gè)地點(diǎn)幾乎同時(shí)(先后相差僅幾毫秒)捕獲到了最新引力波事件。

2017年8月17日，人類第五次探測(cè)到引力波，也是首次探測(cè)到由雙中子星合并產(chǎn)生的引力波及其伴隨的電磁信號(hào)。此前4次，科學(xué)家探測(cè)到的引力波都是源于雙黑洞合并。

本次發(fā)現(xiàn)的引力波事件不同于以往的雙黑洞并合，而是由兩顆中子星并合產(chǎn)生。這是人類首次同時(shí)探測(cè)到引力波及其電磁對(duì)應(yīng)體，印證了“雙中子星并合不僅能產(chǎn)生引力波，還能產(chǎn)生電磁波”的理論預(yù)言，因此有評(píng)論稱“正式開啟了引力波天文學(xué)時(shí)代”。

我國(guó)“慧眼”望遠(yuǎn)鏡參與監(jiān)測(cè)

由于該引力波事件意義重大，天文學(xué)界使用了大量的地面望遠(yuǎn)鏡和空間望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測(cè)。但在引力波事件發(fā)生時(shí)，僅有4臺(tái)X射線和伽馬射線望遠(yuǎn)鏡成功監(jiān)測(cè)到爆發(fā)天區(qū)，其中就有“慧眼”。

“慧眼”由中國(guó)國(guó)家國(guó)防科技工業(yè)局與中國(guó)科學(xué)院聯(lián)合資助建造，于2017年6月15日發(fā)射升空，目前仍處于試運(yùn)行階段�！盎垩邸辈粌H在引力波事件發(fā)生時(shí)成功監(jiān)測(cè)了引力波源所在天區(qū)，還對(duì)其伽馬射線電磁對(duì)應(yīng)體(簡(jiǎn)稱“引力波閃”)在百萬電子伏特(MeV)高能區(qū)的輻射性質(zhì)給出嚴(yán)格限制。

據(jù)了解，慧眼望遠(yuǎn)鏡帶有高能、中能、低能X射線望遠(yuǎn)鏡和空間環(huán)境監(jiān)測(cè)器等科學(xué)儀器，能將以自身為圓心的全宇宙360度的范圍納入視野之內(nèi)；能對(duì)銀河系進(jìn)行大天區(qū)巡天和掃描，發(fā)現(xiàn)新的高能天體；也能借助伽馬射線暴工作模式，發(fā)現(xiàn)其他劇烈爆發(fā)現(xiàn)象，可幫助研究宇宙深處大質(zhì)量恒星的死亡及中子星并合等過程中的黑洞形成。

目前，空間引力波探測(cè)已被列入中國(guó)科學(xué)院制訂的空間2050年規(guī)劃中。而我國(guó)主要的三個(gè)大型引力波探測(cè)項(xiàng)目：太極計(jì)劃、天琴計(jì)劃和阿里實(shí)驗(yàn)計(jì)劃，則均與LIGO一樣，都是利用激光干涉的方式，對(duì)引力波進(jìn)行探測(cè)和研究。

在“慧眼”的技術(shù)基礎(chǔ)之上，中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所提出了專門探測(cè)引力波閃的引力波高能電磁對(duì)應(yīng)體全天監(jiān)測(cè)器項(xiàng)目(GECAM)，并將其命名為“閃電”。

值得一提的是，2017年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，頒給了3名為引力波探測(cè)作出重要貢獻(xiàn)的美國(guó)科學(xué)家。引力波天文學(xué)的時(shí)代或正在到來。

投資機(jī)會(huì)

中泰證券建議投資者關(guān)注中國(guó)版“LIGO”引力波探測(cè)--天琴工程所涉及兩大重要技術(shù)手段--激光測(cè)距以及高軌衛(wèi)星的通信，都將在引力波探測(cè)中獲得突破性進(jìn)展，是引力波主題的兩大投資主線。標(biāo)的上關(guān)注：大族激光、巨星科技、大港股份、華工科技、中國(guó)衛(wèi)星等。

長(zhǎng)江證券指出，目前引力波的測(cè)量方法以激光干涉為主，高功率激光器以及功率放大設(shè)備是其中的核心，因此投資者可以從技術(shù)發(fā)展的角度關(guān)注激光器企業(yè)。目前A股上市的激光器公司為華工科技和大族激光。華工科技為激光裝備領(lǐng)先上市公司，產(chǎn)品有應(yīng)用于航空航天、精密儀器、軍工電子等領(lǐng)域。另外，國(guó)內(nèi)引力波探測(cè)計(jì)劃天琴計(jì)劃的起草團(tuán)隊(duì)大部分科研工作者均來自于華中科技大學(xué)引力實(shí)驗(yàn)中心，這一中心在引力研究方面為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。大族激光通過收購(gòu)以色列Nextec公司從而在工業(yè)級(jí)激光測(cè)量方面取得領(lǐng)先成績(jī)，其激光量測(cè)產(chǎn)品除了在消費(fèi)電子加工中大規(guī)模應(yīng)用外，還在汽車、航空等精密加工中取得應(yīng)用。

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