LIGO-VIRGO 首次联合观测到引力波信号，波源定位精确度大幅提高

原创 2017-09-29 科研圈 科研圈

翻译金烨

审校&编辑金庄维

北京时间 2017 年 9 月 28 日 0:30, LIGO 和 Virgo 合作组举行发布会，宣布首次联合探测到来自双黑洞合并的引力波。这是第四个得到确认的双黑洞合并引力波信号，也是 Virgo 探测器记录到的首个重要的引力波信号，它标志着引力波三探测器网络将开始大显身手。

图片来源：The LIGO Collaboration

该信号编号为 GW170814，于 2017 年 8 月 4 日 10:30:43（世界标准时间）被三个探测器联合观测到。这三个探测器分别是：激光干涉引力波探测天文台（LIGO）的两台干涉仪（分别位于美国路易斯安那州利文斯顿和华盛顿州汉福德），以及位于意大利比萨附近的处女座（Virgo）引力波探测器。相关论文已被 Physical Review Letters 接收（论文信息见文末）。

这次探测到的引力波信号同样来自双黑洞合并，这两个黑洞的质量分别是太阳质量的 31 倍和 25 倍，距离我们 18 亿光年。合并后的新黑洞质量约为 53 个太阳质量。这就是说，约有 3 个太阳质量的物质在合并过程中被转化成引力波的能量。

图片来源：ligo.org

LIGO 科学合作组（LSC）发言人，MIT 的 David Shoemaker 表示：“这只是 Virgo 和 LIGO 联合观测的开始。下一轮观测将在 2018 年秋季展开，我们期望届时每周都能探测到类似的引力波信号，甚至更多。”

Virgo 合作组发言人，阿姆斯特丹国家亚原子物理研究所（Nikhef）、阿姆斯特丹自由大学（VU University Amsterdam）的 Jo van den Brand 评论说：“升级后的 Virgo 探测器正式开始收集数据仅两周，我们就探测到了第一个引力波信号，太棒了！这是对我们过去六年不断努力的最好回报。”

美国国家科学基金委（NSF）主席 France Córdova 说：“大约一年半之前，NSF 宣布 LIGO 第一次探测到 10 亿光年之外的星系中，两个黑洞合并产生的引力波。今天，我们很高兴地宣布，Virgo 与 LIGO 合作组首次联合探测到引力波信号，尽管这些探测器相距数千公里。这是国际科学合作的一座里程碑。”

强强联手

升级后的 LIGO 是第二代引力波探测器。从 2015 年 9 月开始，LIGO 进行了两轮观测。第二轮观测“O2”的观测期是 2016 年 11 月 30 日到 2017 年 8 月 25 日。

新升级的 Virgo 是 Virgo 合作组建造并运行的第二代引力波探测器。初代 Virgo 探测器的观测任务于 2011 年 10 月结束，接着便开始升级。新设备于 2017 年 2 月投入使用，继续探测任务；2 个月后第一次成功地在工作点实现探测器的调控。

2017 年 8 月 1 日 10 点（世界标准时间），Virgo 探测器加入 O2。8 月 14 日，三台探测器的数据都出现了引力波信号的迹象。虽然目前 Virgo 的灵敏度还低于 LIGO，不过基于来自三个探测器的所有信息，两种独立搜索算法均证实了 Virgo 数据中的引力波信号。

图片来源：ligo.org

当引力波探测网中的探测器数目增加到三个的时候，搜索引力波源的空间范围会比原来缩小近 20 倍。GW170814 波源所在的天空区域被限定在 60 平方度的范围内，比仅使用 LIGO 的两台干涉仪进行定位时小了 10 多倍。另外，Virgo 的加入使得波源距离的测量准确度也得到提高。LSC 副发言人，乔治亚技术中心的 Laura Cadonati 教授说：“精确度的提高将使得整个天文物理界产生更多精彩的发现，包括多信使观测。我们可以在更小的搜索范围内使用天文望远镜和卫星观测发出引力波、电磁辐射的宇宙事件，比如中子星碰撞。”

负责 LIGO 运作的副主席 Fred Raab 表示: “随着越来越多的天文台加入国际引力波观测网络，我们不仅能够更精确地定位波源，还能更准确地还原偏振信息，对爱因斯坦的理论进行检验。”

不过这次，与 LIGO 和 Virgo 合作的天文仪器均没有找到 GW170814 引力波的电磁对应。这与 LIGO 的前三次观测结果类似：双黑洞合并只能产生引力波，没有光（电磁辐射）。

“LIGO 与 Virgo 的合作使我们更为深入地研究引力波宇宙学。Virgo 的加入让我们能够更高效地探测引力波、定位波源。毫无疑问，这将带来激动人心的意外发现！” LIGO 实验室执行主任、加州理工学院的 David H. Reitze 总结道。

原文链接

http://www.ligo.org/detections/GW170814/press-release/pr-english.pdf

论文基本信息：

【题目】GW170814 : A three-detector observation of gravitational waves from a binary black hole coalescence

【作者】The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration

【日期】2017.9.27

【ArXiv】1709.09660

【链接】https://arxiv.org/abs/1709.09660

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