为什么我们没有在自己的星系里发现引力波?

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为什么我们没有在自己的星系里发现引力波?

我们银河系里应该有引力波存在?

对于在我们的宇宙中真实存在或产生的黑洞,我们可以观测到它们周围物质发出的辐射,黑洞吸入、合并所产生的引力波,以及引力波的振铃信号。但是我们目前还没有探测到银河系内部有类似的合并。LIGO(激光干涉引力波天文台)/加州理工学院/麻省理工学院/索诺马州立大学(奥罗拉 西蒙妮特)

在所有科学领域的研究进展中,最引人注目之一的是我们直接探测引力波的能力。有了LIGO(激光干涉引力波天文台)和Virgo(室女座引力波天文台)前所未有的探测能力和灵敏度,这些波动于时空网中强有力的涟漪再也不会被漏掉。相反,我们第一次不仅能够观察到引力波,而且能够精确定位它们的来源,并了解它们的属性。截至今天,我们已经发现了11个不同的来源。

但它们都那么遥远!这是为什么呢?这是阿米他娃·达塔,查扬·查特吉的提问,他们问道:

为什么所有已知的引力波源(聚合双星)都在遥远的宇宙中?为什么在我们附近一个都没有发现?

让我们找出答案。

位于比萨附近的卡希纳(意大利)的Virgo(室女座引力波探测器)鸟瞰图。Virgo是一个巨大的迈克耳孙激光干涉仪,臂长3公里,是两个4公里长的LIGO探测器的补充。这些探测器对距离的微小变化很敏感,这些变化是引力波振幅的函数,而不是能量。尼古拉·巴道适/Virgo

我的猜测是(这是很可能是错误的)——对于任何探测,探测器都需要进行精确地校准。因此,到目前为止,我们所有的发现都是偶然的。

LIGO和Virgo这样的天文台的工作方式是——一束相同频率的激光被激光分离器分开,沿着它们两条很长的相互垂直的真空臂传播,来回反射若干次,最后重新组合在一起。

光是一种电磁波,而当你把多种波结合在一起时,它们就会产生干涉图样。如果干涉是建设性的,你会看到相长模式;如果它是破坏性的,你会看到相消模式。在LIGO和Virgo的日常工作情况下,也就是说当没有引力波穿过它们的时候,你看到的是一个相对稳定的模式,只有一些需要探测器处理的随机噪音(这大部分是由地球本身产生的)。

当两臂长度相等,且没有引力波通过时,信号为空,此时的干涉图样是恒定的;当臂长变化时,信号为实,而且是振荡的,干涉图样随时间以可预测的方式进行变化。美国国家宇航局空间站

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