而卡車經過，或是海浪，或是某人在邊上放了個爆竹，只會在一個參測器上產生噪聲。 建造引力波探測器網絡，除了可以有效地甄別虛假信號之外，還可以更精確地測定引力波天體源的位置，分析引力波天體源的結構和性質。 德雷維爾同行們認爲是極富想象力和創造力的實驗物理學家，他在格拉斯哥也和共振棒打了五年交道。 到了加州理工之後，他深知共振棒的侷限性，努力說服了索恩放棄原計劃而轉向一種更有希望基於邁克爾遜干涉儀原理的引力波探測器。 所以，別扯什麼精密機牀，分子拼接這種“高精度”的實驗或者設備。
- 對方這方面特別感興趣的同學，推薦大家看一本書：KIP寫的黑洞與時空彎曲（有中文譯本），寫的非常非常好，通俗易懂。
- 這束重力波的信號於2015年9月14日9時51分（UTC）許被位於利文斯頓和漢福德的兩架LIGO激光干涉儀幾乎同時捕捉到[c]。
- 來自大質量和超大質量黑洞（即“星系質量”）的引力輻射存在兩種形式：一種是超大質量黑洞的合併，另一種情形是大質量黑洞對小質量緻密天體的俘獲所釋放的引力輻射。
- 相關論文於29日在中國天文學術期刊《天文與天體物理研究（RAA）》在線發表。
- 兩個超大質量黑洞的合併，就是恆星質量黑洞合併的加強版。
- 再加上各種來自儀器內外的雜訊，實際重力波信號的探測變得非常困難。
一個稱爲Einstein@Home（愛因斯坦在你家）的分佈式計算計劃使公衆能在個人電腦上通過此軟件幫助分析LIGO和GEO600所採集的脈衝星數據[116]。 動畫大大誇大了粒子的擺動，引力波的振幅實際上是非常小的。 在這種情況下，引力波的振幅不變，但其偏振平面會以公轉週期的兩倍旋轉。 引力波國學院2025 所以引力波大小（週期性時空應變）會隨時間改變，如動畫所示[37]。
引力波國學院: 引力坍縮和伽瑪射線暴
這樣低的能量密度導致現有的任何探測器都無法捕捉到暴脹的重力波信號。 引力波國學院2025 在不同於暴脹的其他模型下，例如宇宙弦（cosmic string）[92]的振動也會產生能量密度與頻率無關的引力輻射，而宇宙弦預言下的能量密度達到了當前可觀測的量級[88]。 兩個超大質量黑洞的合併，就是恆星質量黑洞合併的加強版。 由於參與的質量很大，其引力輻射的頻率很低，但振幅卻相當高。 與恆星不同的是，星系之間發生碰撞的概率相當高，例如蛇夫座的星系碰撞殘留物NGC 6240，當中含有兩個分別來自原星系的超大質量黑洞[79]。
- 最大的激光干涉重力波天文臺LIGO主要由加州理工學院和麻省理工學院負責運行，也是美國國家科學基金會資助的最大科研項目之一[109]。
- 這種引力輻射可近似爲從一個克爾黑洞附近的一個質點放射出的啁啾信號，而質點的軌道有可能是高度偏心的（偏心率接近1）。
- 這些有加速度的物體運動時所產生的扭曲變化會以光速像波一樣向外傳播。
- 重力波波長一般是波源尺寸的幾個數量級以內，而不像電磁波一樣波長比波源尺寸小很多。
- 馬曉珊研究員和強麗娥研究員針對空間引力波探測系統仿真技術爲學員們帶來了相關報告。
- 在這種情況下，重力波的振幅不變，但其偏振平面會以公轉週期的兩倍旋轉。
- 這個不得了，大家知道宇宙其實是很空曠的，恆星間距離都已以光年計算。
來自遠方天體甚至是宇宙誕生時所產生的重力波至今幾乎沒有發生衰減或散射，這意味着重力波可以作爲研究宇宙深處的重要工具。 宇宙形成後38萬年，電磁波纔開始能夠穿透宇宙的物質[105]，因此在這一堵“牆”以前的宇宙是無法通過電磁波來直接觀測的，重力波也就成爲了直接觀測大爆炸的僅有工具[39][88]。 能夠輻射可觀測量級重力波的密近雙星系統包括白矮星、中子星和黑洞等緻密恆星組成的雙星系統，例如黑洞雙星、黑洞-中子星、雙中子星、雙白矮星等等。 它們具有很大且隨時間變化的四極矩，對LIGO等地面探測器和空間探測器LISA而言都是重要的重力波源，也是至今唯一由間接觀測證實的重力波源（脈衝雙星系統PSR 1913+16）。 從總體上看，雙星系統的引力輻射過程實際是一個雙星逐漸接近結合的過程，這一過程按順序分爲旋近、合併、自轉減緩三相[43]。
引力波國學院: 引力
毫不誇張地說，未來由引力波探測帶來的新的發現，拿20個諾貝爾都輕輕鬆鬆。 在後面的章節，我會具體提到引力波對物理各個方面的意義，爲什麼我們願意花幾十億美元（甚至上百億），去研究、去探測一個看似和我們生活沒什麼關係的東西。 但是在本節，我很想從另外一個角度來說它的意義，我想講一個激動人心的故事，一個你我都參與其中的故事，一個我們這代人都值得驕傲的故事。
來自遠方天體甚至是宇宙誕生時所產生的重力波至今幾乎沒有發生衰減或散射，這意味着重力波可以作為研究宇宙深處的重要工具。 引力波國學院 宇宙形成後38萬年，電磁波才開始能夠穿透宇宙的物質[105]，因此在這一堵「墻」以前的宇宙是無法通過電磁波來直接觀測的，重力波也就成為了直接觀測大爆炸的僅有工具[39][88]。 引力波國學院 引力波國學院 引力波國學院2025 可以簡單理解爲有四個測試質量被懸掛在天花板上，一束單色、頻率穩定的激光從激光器發出，在分光鏡上被分爲強度相等的兩束，一束經分光鏡反射進入干涉儀的Y臂，另一束透過分光鏡進入與其垂直的另一X臂。 在經歷了相同的時間之後，兩束光返回，並在分光鏡上重新相遇，產生干涉。 我們可以通過調整X、Y臂的長度，控制兩束光是相消的，此時光電二極管上沒有光信號。 如果有引力波從垂直於天花板的方向進入之後，會對兩臂中的一臂拉長，另一臂壓縮短，從而兩束光的光程差發生了變化，原先相干相消的條件被破壞，有一定數量的光線會進入探測器，得到引力波信號。
引力波國學院: 重力波探測器
更大質量的天體產生的引力波頻率更低，例如，宇宙中質量最大的天體，星系中心的超大質量雙黑洞系統（億到千億倍太陽質量）繞轉產生的引力波主要集中在納赫茲頻段，相應的信號時標為年到幾十年。 在這個頻段內，還有宇宙早期原初引力波殘存至今的部分和宇宙弦等奇異對象產生的引力波。 開闢納赫茲引力波探測宇宙的新窗口對於理解超大質量黑洞、星系併合歷史、宇宙大尺度結構形成等問題具有重大意義。 引力波探測對於物理、對於我們加深對這個宇宙起源、這個時空本質的理解是非常非常重要的。 它的初衷可能只是驗證、或者否定相對論的正確性，但是他的物理意義是遠遠超過這個。
行星圍繞恆星運轉，恆星圍繞星系中心運轉，星系圍繞星團中心運轉，星團圍繞超星系團運轉。 引力波國學院2025 引力波能夠穿透電磁波所無法穿透的空間，引力波能夠幫助瞭解黑洞合併或位於宇宙遠處的各種天體。 引力波可讓我們探索無法用光學望遠鏡和無線電望遠鏡等傳統方式觀測的天體，因此引力波天文學使我們能夠用新的方式來瞭解宇宙的運行。
引力波國學院: 引力波的能量
由於CPTA現有數據時間跨度較短，所以數據時間跨度增長帶來的效果會更明顯，例如，如果數據時間跨度再增長3年5個月，CPTA的數據時間跨度將翻倍，而其他國際團隊僅增長不到20%。 引力波國學院 據瞭解，後續，中國科學院國家天文臺將充分發揮FAST脈衝星測時精度國際領先優勢，加快納赫茲引力波探測科研攻關，積累更長期的觀測數據，逐步發表更高精度的探測結果，打開人類利用納赫茲引力波探測宇宙的新窗口。 蔡榮根表示，除上述三個頻段，另一個極其重要的頻段是納赫茲（10的負9次方赫茲）引力波。
引力波國學院: 探測
我聽我在GEO600工作的同事說，在德國漢諾威的GEO600經常會受到一種週期性信號，後來就過分析原來是遠在千里之外大西洋的海浪對北歐大陸的影響。 其實早在在韋伯設計建造共振棒的同時期，有部分物理學家認識到激光干涉儀引力波探測方案的優越性。 到了70年代，加州理工學院的的韋斯（Rainer Weiss）以及馬里布休斯實驗室的佛瓦德（Robert Forward），分別建造了引力波激光干涉儀。 1986年在美國國家科學基金委（NSF）的建議下，這些才華橫溢的物理學家們和他們的同事們被一起分成了兩個組。 一個是以索恩、佛瓦德、德雷維爾爲領導的加州理工小組，一個是以韋斯爲領導的麻省理工小組。
引力波國學院: 地球引力
“等等”，臺下的聽衆不滿意了：“我們是來聽引力波的故事的，你扯什麼CMB？ ”大家不要急嘛，宇宙中的任何故事都是一環扣一環，相互聯繫的。 來，下面我們來次時空穿越，從那遙遠的138億年前，來到五億多年前的地球。 由於質量很大很大，根據“物質告訴時空如何彎曲”，他周圍的時空會一定彎曲得很厲害是。
引力波國學院: 重力波通過時的效應
能夠輻射可觀測量級引力波的密近雙星系統包括白矮星、中子星和黑洞等緻密恆星組成的雙星系統，例如黑洞雙星、黑洞-中子星、雙中子星、雙白矮星等等。 它們具有很大且隨時間變化的四極矩，對LIGO等地面探測器和空間探測器LISA而言都是重要的引力波源，也是至今唯一由間接觀測證實的引力波源（脈衝雙星系統PSR 1913+16）。 有說法認爲球狀星團是以高效率形成黑洞雙星的地方[73][74]，如果事實如此，那麼宇宙間黑洞雙星的數量可能會比中子星雙星的數量高十倍左右。 它們具有很大且隨時間變化的四極矩，對LIGO等地面探測器和空間探測器LISA而言都是重要的重力波源，也是至今唯一由間接觀測證實的重力波源（脈沖雙星系統PSR 1913+16）。
引力波國學院: 引力波的傳播
不過事實上，銀河系內太多的雙白矮星系統會形成頻率低於1毫赫茲的背景噪聲，這種背景噪聲叫做“迷惑噪聲”，它將高於LISA本身的儀器噪聲[48]，但這些噪聲不會影響對較強的黑洞信號的探測。 而河外星系的雙白矮星則由於振幅太低，儘管也能夠形成高至1赫茲頻率的背景噪聲，其程度仍然遠在LISA的儀器噪聲之下[49]。 在描述早期宇宙的暴脹模型中，引力子在普朗克時期內產生，並有可能按照引力場和其他場的自由度均分，這就形成了其溫度相當於微波背景輻射的重力波的熱背景輻射。 其後宇宙進入暴脹時期，暴脹對最初質量密度的形成提供了足夠大的微擾，這種機制使星系能夠形成。 而暴脹理論預言下的頻譜是平坦的，即能量密度與頻率無關[39][88]。 如果暴脹理論是正確的，這意味着對所有頻率的背景輻射都具有相同的能量密度。
引力波國學院: 頻率上限的估算
劇烈事件所發出的重力波經過天文距離，在到達地球後，強度已降至很低的水平，振幅的數量級在10−21以下[19]。 再加上各種來自儀器內外的雜訊，實際重力波信號的探測變得非常困難。 因此在探測重力波時，儀器須有極高的精確度和降噪能力[106]。 動畫大大誇大了粒子的擺動，重力波的振幅實際上是非常小的。 在這種情況下，重力波的振幅不變，但其偏振平面會以公轉週期的兩倍旋轉。 所以重力波大小（週期性時空應變）會隨時間改變，如動畫所示[37]。
引力波國學院: 引力傳播的速度
當帶質量物體呈加速度運動時，也會在時空產生漣漪，從帶質量物體位置向外傳播，這種時空的漣漪就是引力波[1][2]。 相反地說，牛頓重力理論中的相互作用是以無限的速度傳播，所以在這一理論下並不存在引力波[3]。 當帶質量物體呈加速度運動時，也會在時空產生漣漪，從帶質量物體位置向外傳播，這種時空的漣漪就是重力波[1][2]。 相反地說，牛頓重力理論中的交互作用是以無限的速度傳播，所以在這一理論下並不存在重力波[3]。 說2019年可以探測到是因爲引力波的主要探測器ligo在近幾年可以完成升級，完成升級之後的ligo具有更高的靈敏度，結合天體物理的各種模型和數據，我們探測到引力波事件可以增加到幾十次每年。 如果那時還沒有探測到引力波，那不是廣義相對論出問題了就是天體物理的很多理論出問題 當然也有可能是我們工作沒做好；） 另外我想提一下bicep2，其實bicep2的結果被普朗克數據否定也在預料之中。
引力波國學院: 引力波
◆ 2023年，中國科學院國家天文臺科研團隊與國內外合作者利用中國天眼FAST發現了一個名為PSR J1953+1844（M71E）的雙星，其軌道週期僅為53分鐘，是目前發現軌道週期最短的脈衝星雙星系統。 該發現填補了蜘蛛類脈衝星系統演化模型中缺失的一環。 低頻重力波通過地球時會造成時空擾動，使地球上的時鐘和脈衝星的計時之間產生偏差。 科學家由此已經推導出一些有關隨機背景重力波的信息[119]。 愛因斯坦廣義相對論所描述的重力，是時空扭曲所產生的一種現象。 引力波國學院2025 質量可以導致這種扭曲，質量越大所造成的時空扭曲也越大。
引力波國學院: 重力波通過時的效應
劇烈事件所發出的引力波經過天文距離，在到達地球后，強度已降至很低的水平，振幅的數量級在10−21以下[19]。 再加上各種來自儀表內外的噪聲，實際引力波信號的探測變得非常困難。 因此在探測引力波時，儀表須有極高的精確度和降噪能力[106]。 蔡榮根表示，目前世界上引力波的探測主要在四個頻段開展。 不同頻段的引力波對應於不同的物理過程，探測方式也是不一樣的。
引力波國學院: 引力波通過時的效應
劇烈事件所發出的重力波經過天文距離，在到達地球后，強度已降至很低的水平，振幅的數量級在10−21以下[19]。 再加上各種來自儀器內外的雜訊，實際重力波信號的探測變得非常困難。 因此在探測重力波時，儀器須有極高的精確度和降噪能力[106]。 引力波國學院 理由很簡單，引力波經過地球時候，對所有探測器都有影響。
隨着引力輻射系統動能不斷減少，這使得軌道的偏心率逐漸降低，在旋近態的後期有可能降低到0.4左右，在這段時間內EMRI的輻射頻率穩定在LISA的測量頻域之內[81]。 其波形包含了黑洞附近的時空幾何信息，尤其有可能通過對黑洞質量和自旋的觀測來驗證黑洞無毛定理[81]。 特大質量黑洞與白矮星、中子星、恆星質量黑洞和中等質量黑洞等較小質量緻密天體合併，這被稱作極端質量比例旋（Extreme Mass Ratio Inspiral，簡稱EMRI）。 超大質量黑洞與白矮星、中子星、恆星質量黑洞和中等質量黑洞等較小質量緻密天體合併，這被稱作極端質量比例旋（Extreme Mass Ratio Inspiral，簡稱EMRI）。
引力波國學院: 引力波探測器
這種引力波比較微弱，對數據分析有灰常高的要求，我現在就在做的工作就是要把這種引力波在茫茫噪聲裏找出來，很有挑戰性的。 引力或重力（gravitation/gravity）是造成所有具質量或能量的物質之間相互吸引的作用，屬一種基本相互作用；其爲地球表面物體重量的來源[1]。 中國科學院院士、‘太極計劃’總顧問胡文瑞先生爲學員們帶來了第一課：空間引力波探索。 他爲學員們生動的講述了空間引力波探測發展的來龍去脈。 國際理論物理中心-亞太地區主任、‘太極計劃’首席科學家吳嶽良院士爲學員們講述了‘太極計劃’的發展歷程，科學目標及技術路線。 CPTA團隊表示，受限於當前觀測數據較短的時間跨度，目前暫時無法確定納赫茲波段引力波的主要物理來源，但這將隨着後續觀測數據時間跨度的增加而解決。
與一般情形下的重力波用平均振幅描述不同，重力波的隨機背景輻射通常用波場的能量密度描述，這種隨機背景輻射可以來自任何天體（例如雙白矮星等雙星發出的迷惑噪聲），也可以來自大爆炸。 引力波國學院2025 伽瑪射線暴是短時間（幾毫秒至幾分鐘）內極高強度的伽瑪射線輻射突然爆發事件，按持續時間分爲長短兩類。 根據大多數觀測所得出的結論來看，伽瑪射線暴很可能是高速自轉的黑洞誕生時所產生的[62][46]。
引力波國學院: 重力波的傳播
不過就算bicep結果被後來的普朗克數據證實，也稱不上是探測到了引力波，只能算引力波存在的一個間接證據。 直接探測引力波 主要是靠以ligo爲首的幾個大型引力波探測激光干涉儀。 爲了避免地球上衆多的噪聲來源，可通過人造衛星和航天器以高精度測量引力波。 例如，科學家通過監測行星際航天器（如圍繞木星和土星的航天器）的通信信號返回時間來觀測引力波的特徵影響[117]。 歐洲空間局正在研究中的LISA項目將由三個相同的航天器組成一個邊長爲500萬公里的等邊三角形，整體沿地球軌道繞太陽公轉。 這個系統會監測引力波通過任意一個組成衛星時所造成的激光干涉上的變化[118]。
引力波國學院: 雙星系統
韋伯的共振幫探測器只有2m，強度爲1e-23的引力波在這個長度上的變化量實在太小，對上世紀五六十年代的物理學家來說，探測如此之小的長度變化確實非常困難。 雖然共振棒探測器沒能最後找到引力波，但是韋伯開創了引力波實驗科學的先河，在他之後，很多年輕又富有才華的物理學家投身於引力波實驗科學中。 牛頓的萬有引力定律的發現和應用被用於計算和了解我們的太陽系內各個行星的詳細信息、太陽的質量、恆星間的距離，甚至被用於推測暗物質理論。 儘管人類還沒有去過太陽和其他星球，我們都可以知道它們的質量。 引力波國學院 在空間中任何物體都按照一定的軌道圍繞某些大質量物體運轉，它們之間的萬有引力保持着它們的軌道。
對於一顆獨立自轉的中子星（脈衝星）而言，要成爲引力波射源，其質量（或質量流）分佈必須存在不對稱性。 這是迄今為止，在宇宙中探測到的最大的原子氣體系統。 在此次研究中，CPTA團隊利用FAST對57顆毫秒脈衝星進行了長期系統性監測，並將這些毫秒脈衝星組成了銀河系尺度大小的引力波探測器來搜尋納赫茲引力波。 引力波國學院 該團隊基於獨立開發的軟件，對FAST收集的時間跨度3年5個月的數據進行分析研究，在4.6西格瑪置信度水平（誤報率小於五十萬分之一）上發現了具有納赫茲引力波特徵的四極相關信號的證據。 2、對招收專業或對空間引力波探測相關的理論、技術或工程問題有濃厚興趣，有較強的潛在研究能力，有志於從事學術研究工作。
引力波國學院: 雙星系統
引力波暑期學校爲年輕學子提供了一個接觸國際學科前沿的平臺，將吸引更多的有志青年投身到引力波探測相關研究中。 期待他們未來能夠成爲“太極計劃“”的一員，爲中國空間引力波探測做出卓越貢獻。 由聯合國教科文組織國際理論物理中心-亞太地區（ICTP-AP）和引力波探測太極聯盟聯合主辦的2020中國科學院大學優秀大學生引力波暑期學校於2020年7月13-16日成功舉辦。 低頻引力波通過地球時會造成時空擾動，使地球上的時鐘和脈衝星的計時之間產生偏差。 科學家由此已經推導出一些有關隨機背景引力波的信息[119]。
引力波國學院: 地球引力
而經典力學中的牛頓萬有引力定律則是對引力在通常物理條件下的極好的近似描述。 第二種情形是非對稱的部分相對於星體是運動的，典型的例子即是中子星r模式的不穩定性，也被稱作中子星上的羅斯比波（Rossby Wave），這個名稱來源於其機制類似於地球表面的科裏奧利力。 引力波國學院2025 這種情形下，理論計算所得的引力輻射頻率爲自轉頻率的4/3倍[54][55]。
重力波能夠穿透電磁波所無法穿透的空間，重力波能夠幫助瞭解黑洞合併或位於宇宙遠處的各種天體。 重力波可讓我們探索無法用光學望遠鏡和無線電望遠鏡等傳統方式觀測的天體，因此重力波天文學使我們能夠用新的方式來瞭解宇宙的運行。 引力波國學院 傳統的天文學方法無法用來直接觀測早期宇宙，因為在復合之前，宇宙無法被電磁波所穿透[22]。
對重力波更精確的測量還能進一步驗證廣義相對論[1]。 低頻重力波通過地球時會造成時空擾動，使地球上的時鐘和脈衝星的計時之間產生偏差。 科學家由此已經推導出一些有關隨機背景重力波的信息[119]。 對於一顆獨立自轉的中子星（脈衝星）而言，要成爲重力波射源，其質量（或質量流）分佈必須存在不對稱性。 中子星不是一個絕對完美的球體，如果絕對完美，它轉起來對時空是沒有擾動的，也不會釋放引力波。
引力波國學院: 頻率上限的估算
恩，很簡單吧，廣義相對論就是具體說了時空是告訴物質怎麼運動~以及~物質是讓時空怎麼彎曲的這麼一個理論。 這樣也隱含了這麼個意思：物質（有質量的東西，可能是能量，因爲能量也有質量）如何在它的時空裏運動，取決於它所處的時空性質。 彎曲程度、怎麼彎曲，取決於它肚子裏的物質質量大小以及分佈。 引力與電磁力、弱相互作用及強相互作用一起構成自然界的四大基本相互作用。 在這四種基本相互作用中，引力是最弱的一種，但同時也是一種長程有效作用力[3]。 在現代物理學中，引力現象一般由廣義相對論來精確描述，認爲引力反映了物體的慣性在彎曲時空中的表現。
