科技时报--引力波信号存在奇怪噪声：历史性发现或存疑

据国外媒体报道，1个世纪前，爱因斯坦曾预言过“时空中的涟漪”、即引力波的存在。而在科学家宣称第3次探测到引力波以后，科学界出现了1些争议。

科学家去年首次探测到了时空的抖动现象，这被誉为“本世纪最重大的科学突破”。自此以后，研究人员又探测到了两次引力波。但在本年2月发布数据以后，其他研究人员对这些探测结果进行了详细审查，并称他们在信号中发现了意想不到的噪声，“这些相干性很奇怪，不应当出现在这里。”

该研究团队由哥本哈根尼尔斯·玻尔研究所物理学家安德鲁·杰克逊(Andrew Jackson)领导。他们于本月初发表了研究结果。激光干涉引力波天文台(简称LIGO)的科学家们对两道光束的干涉结果进行了丈量，从而探测到了时空遭到的扰动。引力波极其微弱，因此LIGO天文台的探测精度极高，即使目标的移动距离只有质子直径的1万分之1，也能被检测出来。这张概念图描绘了两个黑洞旋转方向不1致时的情况。在LIGO天文台搜集的证据中，指向“非对准旋转”的证据更多。为保证结果的精确性，LIGO天文台分为两处，相距3000千米。它们同步运作，对彼此的观测结果提供两重检验。

两台探测器监测到的噪声理应完全不相干，即使1台探测器附近产生了风暴，也不会在另外1台探测器中以噪声的情势体现出来。该团队探测到的部分“噪声”源包括：“光子如雨滴般打在光线探测器上发出的‘嘶嘶声’;地震和海水冲击地壳产生的隆隆声;和强风晃动建筑物时发出的声音。”如果发现了引力波，它应当差不多同时在两台仪器中产生类似的信号。

而杰克森的团队指出，在探测到引力波信号的同时，两台探测器中恍如产生了相干噪声。“我们关注的主要是人类探测到的首个引力波信号，即GW150914。我们特别留意了信号到达位于汉福德和利文斯顿两处探测器之间的时间间隔。”该团队表示。“在我们看来，要想肯定这1信号的确是天体物理学事件的产物、而不是碰巧相干，LIGO天文台两台探测器的‘剩余’时间记录之间应当不存在相干性才对。而我们的调查显示违建坟墓能强拆吗，2者恰恰呈强相干。我们希望别的研究人员能够重复我们的计算进程，提出自己的见解。在物理学中，‘盲目相信’明显不能取代‘充分理解’。”这1没法解释的相干性可能产生诸多后果，小到修改从信号中提取的引力波，大到否定全部‘宣称发现了引力波’的言论。

LIGO天文台发言人称，探测结果中也许的确存在没法解释的相干性农村房屋拆迁能强制吗，但应当不会影响已有结论。马克斯·普朗克引力物理学研究所的研究人员、LIGO天文台科学合作会成员伊恩·哈利(Ian Harry)公然驳斥道，该研究团队没法重复计算出他们宣称存在的相干性，因此他们的结论多是由代码毛病而至。

图中绿色格线代表太阳和地球酿成的时空曲折。爱因斯坦在广义相对论中提出，质量巨大的天体的引力会使时空产生扭曲。但两支团队都不肯承认自己错了。据悉，LIGO团队称“我们曾和对方进行过深入交换，其实不认同他们的调查方法，更没法赞同其结论。”

2017年1月4日，LIGO天文台科学合作会(简称LSC)第3次探测到引力波的存在。就像前两次1样，此次引力波是两个黑洞相撞、合并时产生的。合并后构成的黑洞质量约为太阳的49倍，恰好处于第1次的62倍和第2次的21倍中间。

“我们进1步确认了质量超过太阳20倍的黑洞的存在。在LIGO探测到它们之前，我们从不知道宇宙中存在这样的天体。”麻省理工学院科学家、LIGO科学合作会发言人戴维·舒梅克博士(Dr David Shoemaker)指出，“这些奇怪而极真个事件产生在数10亿年之前、距我们足有数10亿光年之遥，而人类竟能提出公道的解释、并进行验证，这真是非同凡响。LIGO和VIRGO(室女引力波探测器)科学联合会做出了巨大贡献。”

LIGO天文台探测到的3次引力波均由能量巨大的黑洞合并所产生。黑洞相撞时，产生的能量可超过宇宙中所有恒星和星系辐射出的能量总和。

这张计算机模拟图显示了两个黑洞(图中上方的两个球体)相撞时、周围时空的扭曲情况。彩色部分为以2维显现的空间。图中漏斗状的扭曲由黑洞的质量所产生。靠近黑洞的色采代表时间流逝的速度：绿色代表正常;黄色代表偏慢20⑶0%，红色则代表大幅放慢。最近探测到的1次引力波恍如离我们最远，黑洞距我们约30亿光年。科学家称引力波为我们打开了1扇“新大门”，让我们更好的视察宇宙、并取得与黑洞和中子星等神秘天体相干的知识。对这些天文现象的了解将有助于我们弄清宇宙的起源。

“此次发现使我们以全新的方式深入时空，这在发现引力波之前是没法做到的。”美国国家科学基金会主管弗朗斯·科尔多瓦(France Córdova)指出，“这1次，我们将眼光投向了30亿光年之外。LIGO天文台将继续做出伟大的发现，从实验逐渐过渡到真实的引力波天文台。更重要的是，每次探测结果不单单让我们目击了奇景。通过搜集数据，我们逐步了解了这些天体的起源和特性，从而更好地理解宇宙。我们知道，这仅仅是开始而已。这扇‘宇宙之窗’将不断扩大。成百上千的研究人员从世界各处聚集于此，为LIGO天文台做出自己的贡献，进1步了解黑洞合并、中子星和其它天文现象。对此，我们拭目以待。”

当1对黑洞围绕彼此旋转时，它们还会依照本身的轴线旋转，就像两名花样滑冰选手。

有时，当1对黑洞在轨道上移动时，会朝着同1轨道方向旋转，名为“校准旋转”;有时，它们则会朝相反方向旋转。另外，黑洞还会倾斜、偏离本来的轨道平面。

LIGO天文台的最新数据显示，最少有1个黑洞与整体的轨道运动情况不1致。要肯定双黑洞系统的旋转方式，LIGO还需进行进1步视察。但从这些早期数据中，可总结出双黑洞系统可能的构成方式。

“这是我们首次获得黑洞运动情况不1致的证据，给了我们1点暗示，让我们料想双黑洞系统在密集的恒星团中是如何构成的。”英国卡迪夫大学的班加罗尔·萨西亚普拉卡什(Bangalore Sathyaprakash)指出。

有两种理论或能解释双黑洞系统的由来。

第1个模型提出，两个黑洞是同时诞生的。双星系统的两颗恒星爆炸时，分别生成了黑洞;由于本来的恒星旋转方向1致，产生的黑洞也可能保持1致。

第2个模型认为，两个黑洞在恒星团中前后诞生。当它们抵达恒星团中央后，便结合构成了双黑洞系统。在这类情况下，黑洞可朝着相对轨道运动的任何方向旋转。

在LIGO天文台搜集的证据中，指向此次新发现的黑洞旋转方向不1致的证据更多，因此第2种理论更占上风。

“我们真的开始搜集双黑洞系统的数据了。”LIGO汉福德天文台的凯塔·卡瓦比(Keita Kawabe)说道，“这很故意思，由于在过去几年间、乃至现在，有1些解释双黑洞系统构成进程的模型比其它模型更受推许。而今后我们将进1步缩小公道的模型范围。”

此次研究又1次对爱因斯坦的理论发起了检验。

例如，研究人员试图寻觅1种名为色散的现象。当光波穿过玻璃等物理媒介时，由于波长不同、传递速度也不同，从而被分离开来，构成彩虹。爱因斯坦的广义相对论认为，在引力波从波源动身、传播至地球的进程中，不会产生色散现象。LIGO天文台的确没有找到相干证据。

“爱因斯坦好像说对了。即使此次最新探测到的波源距离长达第1次探测到的两倍，他的预言依然成立。”佐治亚理工学院的劳拉·卡多纳提(Laura Cadonati)指出，“我们的观测结果与广义相对论的预测1致。而此次黑洞距我们如此遥远，更加强了我们的底气。”

该团队还将继续分析LIGO搜集的数据，寻觅更远处出现时空波动的迹象。

他们还将参与LIGO天文台2018年末开始的技术升级，届时该探测器的敏感度将进1步提高。

研究人员在1次媒体见面会上表达了用LIGO探测中子星的野心。

中子星是巨型恒星遭受超新星爆炸后、内核坍塌的产物，在此进程中，质子和电子相互融会、构成了中子。

研究人员希望，提高LIGO设备的敏感度将帮助他们肯定中子星的位置。他们指出，如果对中子星的构成进程了解不够，就难以做出重大发现。

“在第3次确认发现由黑洞相撞产生的引力波以后，LIGO天文台向众人证明，它的性能出色非常，可带领我们了解宇宙的阴暗面。”LIGO实验室实行主管、加州理工大学的戴维·雷茨(David Reitze)指出，“虽然LIGO经过特殊设计、适于视察此类天文事件，但我们希望克日便能视察到其它的天体物理学事件，如两颗中子星相撞等。”(叶子)