曹军威：宇宙天籁——引力波

曹军威 清华大学信息技术研究院研究员、院务委员会副主任

时空的涟漪——引力波

最精密的实验——引力波探测

如何确定引力波信号

大家看这张图，这是一个引力波源，是双黑洞并合的示意图，也是一个计算机仿真的图形。图中两个灰色实体表示黑洞，黑洞本身它也自转，而且这两个黑洞相互环绕旋转。周围的彩色部分是对时空场的示意。两个黑洞不断地旋绕，由于加速运动释放出引力波。它们的能量不断减小，距离越来越近，最后并合的一瞬间就发出了引力波。

下面我把引力波探测的一些具体的信息跟大家交流一下。引力波大家觉得很神秘，很高大上的感觉。但是，我们探测到引力波，最终是在数据系统里看到了这样的波形，那这样的波形是一个什么样的波形呢？

上面有三张图，我们叫LIGO Hanford Data, LIGO是指激光干涉引力波天文台。这个天文台在美国是建了两个。一个在汉福德（Hanford），这个地方在美国西北边华盛顿州（Washington State），是华盛顿州的一个小镇，这个天文台观测到了这样的波形。几乎同时在距离Hanford三千公里外的美国东南部的路易斯安那州的另外一个小镇叫利文斯顿（Livingston），我们探测到另外一个蓝色的波形。这两个波形距离三千公里，要用光程来算的话，就是光走十毫秒的距离。你想象一个引力波从一个天文台通过，再到达另外一个天文台，平着扫过去，它们俩之间的时间距离应该是十毫秒，如果有一定角度，这个时间差就应该小于十毫秒。我们这次探测到的数据是6.9毫秒，它是从南半球天区过来先到达利文斯顿（Livingston）天文台，然后到达汉福德（Hanford），所以这两个曲线之间相差了6.9毫秒。如果我把一个曲线平移6.9个毫秒跟另外一个曲线放在一起的话，大家可以看到，这两个曲线在对比的过程中，尤其在最重要的这部分，相似程度是非常高的。