“王牌对王牌”的团队协力探测引力波

罗彻斯特理工学院（RIT）的研究人员对引力波课题进行了继续研究，以加州理工学院和麻省理工学院的科学家为主体的国际合作团队LIGO最先直接探测到了引力波信号，科学巨人爱因斯坦在广义相对论的基础上预言的引力波得到初步的证实，各国媒体对发现引力波事件的报道不断升温，世界主要研究机构和高等院校开展了对引力波物理学的后续研究。RIT的研究人员发表了一系列引力波物理学的研究论文。国际合作团队LIGO或国际合作激光干涉仪引力波观测台的科学团队点燃了引力波发现的火焰。《物理学评论通讯》杂志最近登载了多篇论文，有6位论文的共同作者来自罗彻斯特大学（RIT）的计算机引力与相对论科学研究中心。

RIT的研究人员在系列论文中分析了双黑洞合并者 GW150914的天体物理学含义，合并的特征，以双黑洞合并事件为背景产生引力波的概率和物理意义。合作团队LIGO的发现与奥肖内西和同事们采用的方法保持一致，这种方法预测了大质量恒星演变为黑洞并形成双黑洞伙伴。RIT的奥肖内西解释说，LIGO合作团队证实了双黑洞合并事件在宇宙中频繁发生，比许多科学家的期待更为普遍，但发现的双黑洞合并事件仅只是冰山一角，引力波物理学包含的内容十分丰富，可开发的技术领域极其广泛。

RIT的研究员维兰解释说，当国际化的探测器网络得到充分应用时，引力波天文学的探测范围将更为宽泛，“挑战不可能”的多国科学家按照预定计划持续改进探测器的灵敏度。以美国为基地的LIGO探测项目和以意大利为基地的先进Virgo项目实顺利。不仅“海阔天空”地搜索双黑洞合并者，而且搜寻了一系列“稀奇古怪”的天空信号，它们标识了未有解释的大爆发事件，遥远宇宙的很多微弱信号好像宇宙背景发出的“嗡嗡声”，好似从宇宙最深层的大爆炸中传来的“轰鸣”。宇宙集聚了大量秘密，有些科学家怀疑引力波发现的真实性，RIT天体物理学和技术项目的合作人维兰认为，银河系充斥了潜在的强大信号源，包括快速旋转的中子星。

中子星是死亡恒星遗留的残余，死亡恒星在自身引力作用下发生塌缩，但自身质量不足以达到形成黑洞的程度。双中子星合并发出比双黑洞合并更弱的信号，但科学家认为，双中子星合并事件在银河系的邻居星系发生得更为频繁，随着探测器灵敏度的提升，天文学家将会发现更多双中子星的合并事件。

单独的快速旋转的中子星也能够发出更为微弱的引力波信号，产生的原因是由于中子星自身结构的不规则性，单个的中子星能够持续地发射周期性的脉冲信号，这些信号与双黑洞或双中子星合并时发射的信号形成了鲜明的对比。双黑洞和双中子星在合并过程中发出了短促的“啁啾”声音，好像小鸟发出了欢快的“啾啾”声，人们也许期待“剩者为王”的中子星和黑洞在合并过程中发出猛虎下山一般的怒吼和嘶鸣，但最强悍的天体似乎有“柔情似水”的一面。

维兰开发了一套搜寻引力波的方法，他和博士研究生张元昊主持了一项对天蝎座X—1的搜寻计划，从一颗伴随的恒星“盗取”了物质，天蝎座X—1中子星发出了X—射线。2015年，两位研究人员曾在《物理学评论D》杂志发布了研究成果。先进的LIGO和 Virgo达到了设计灵敏度，他们开发的方法有助于探测中子星发出的引力波。RIT的研究人员开发了目前最好的从天蝎座X—1中子星发现引力波的模型，天蝎座X—1是目前银河系最有前景和长生命期的引力波源，两位研究人员在引力波模拟和LIGO数据分析方面发挥了主要作用。

RIT计算机引力和相对论研究中心开展了引力波探索活动，用数学模型模拟了天体系统，分析了LIGO资料库中引力波形态的数据，创建科学的可视化图像。RIT中心和全美物理协会的主任曼纽拉·坎彭列尔里解释说，LIGO团队发现了太空引力波的第一个信号，但没有给出最后的见解，RIT的研究人员在引力波天体物理学领域开展了广泛研究，他们开发的工具和实施的模拟实验是获得成功的关键因素，在跨国合作研究中，只有少数研究小组达到了他们的成效，否则，在强引力场的物理环境检验爱因斯坦的引力理论将难以进行。

LIGO合作团队提及了RIT坎彭列尔里团队的贡献，RIT团队是三个“最强战队”之一，三个团队都使用了超级计算机，提升了模拟黑洞合并的水平并准确预测了引力波形。坎彭列尔里在2005年开发的方法帮助解释了LIGO团队发现的信号。原先坎彭列尔里团队的成员路斯托和希利使用了在2005年开发的方法，他们独立计算了首次发现的引力波，2015年的9月，先进的LIGO探测器第一次观测到引力波信号。路斯托肯定了RIT在引力波天文学领域发挥的独特作用，路斯托评价说，只有使用超级计算机模型和计算能力，才能解决理论预测的复杂问题，在RIT执行的模拟计算是解决问题的关键因素之一，模拟过程吸取了所有从观测中得到的神奇数据，爱因斯坦的引力波预言被置于最严格检验的环境中。

（编译：2016-2-24）