向物理学家们提问

“专家问答”部分供大家提出关于引力波及相关科学的问题。相关的问题及解答将发布在网站上。

最新问题解答

问：如果在先进 LIGO 投入使用后仍然找不到引力波，物理学家们将会怎么办？他们会放弃搜索还是对理论进行修改？
——由来自马来西亚的 Baharudin 提交

答：如果先进 LIGO 在一两年后还探测不到任何引力波信号，这将比能探测到还更具有革命性，不过我现在仍认为信号应该是能探测到的。

原因之一是我们已经有了大量的间接证据可以证明引力波的存在，关于这一点，之前的一个提问里我也稍微提到过，下面我再详细讲一讲：

最其名的例子就是哈尔斯-泰勒脉冲星。这是一个双星系统，也就是两颗互相围绕对方运转的中子星。因为其中一颗星体发出的射电信号会在星体旋转时扫过地球，我们就可以观测到一个周期性的射电信号。这个信号就像好比全球定位系统的时钟，我们就可以由此跟踪星体的运行，而这个信号告诉我们它们正在以螺旋形式互相靠近，也就是说它们的运行轨道正在缓慢地缩小。由于发射引力波导致的轨道收缩和我们的观测结果相当一致，因此这是爱因斯坦理论的一个相当强有力的证据。因为这个发现，哈尔斯和泰勒最终获得了1993年的诺贝尔奖。

从那时起，随着射电搜索技术的进步，我们已经发现了更多类似的双星。但这些特殊的双星用LIGO是不能探测到的，它只能探测到双星在合并前最后几分钟的运行情况，不过我们知道一定还有更多我们用射电方法找不到的双星，比如某些脉冲星的波束并没有指向我们，而引力波产生时是在各个方向上都有的，这就可用来估计 LIGO 每年可以探测的螺旋运行数目。加上我们从观测结果中得到的推断(比如超新星爆炸后将普通星体转变为中子星的几率)以及天体物理学家的计算(比如超新星分解为双星的几率)，我们估计出每个星系中每几十万年应该会发生几次双星合并。既然高级 LIGO 可以看到数以百万计的星系，我们认为每年应该可以观测到几十次的双星合并。这个数字有一定的不确定性，但再怎么少，一年一次总归是有的。

因此，如果先进 LIGO 在一年后还探测不到一次双星合并，我们并不会想去修改相对论，我们会开始好好审视一下我们对恒星生命周期的理解。而 LIGO 的观测也会继续，因为即便没有信号，我们也可以设定一个上限，我将在下一部分中继续讨论这个主题。