引力波很罕见吗？为什么LIGO只探测到一瞬间？_相对论吧_百度贴吧
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引力波很罕见吗？为什么LIGO只探测到一瞬间？收藏
茫茫宇宙 ，各种黑洞无穷多，各种黑洞旋转，合并，对时空的扰动应该是很大的，，而且各种引力波还在时间维度上叠加，就如同一个探测海浪的探测器，只要一丢到海里，肯定能探测到一堆堆的涟漪和扰动。同理：如果有足够灵敏的引力波探测器，应该一接通就能探测到n多叠加的引力波，，，LIGO为什么就探测到一个，而且就那么肯定说是两个13亿光年外的黑洞发出的？
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这个问题可以进一步深化
引力波不罕见，任何有质量的物体都有引力波。问题在于人类对引力波探测技术尚未成熟。
仪器不够灵敏当然之前都没探测到···以后应该会有更多的结果···
你可以把LIGO探测引力波类比为我们用耳朵听声音。这个世界上有无数的声源发出声音，为什么我们不能全部听到呢？最主要的原因是波的强度（声音大小）。我们的耳朵有一定灵敏度，声音小到一定程度我们就听不到了。对应相同的传播介质来说，越远的声音要让我们听到就要求声源越响或者说能量越大。可惜的是，引力波引起的效应相对其他一些波动来说是极其弱的。LIGO的L形探测臂每边有4公里长，但是像这次探测到的引力波引起的长度变化只有原子核直径的千分之一！这是为什么绝大多数引力波不可能被探测到的主要原因。另一个原因是波的频率（声音高低）。人的耳朵不能听到超声波和次声波，同样LIGO也有它敏感的频率区间（在10到7000赫兹之间）。哪怕我们假设地球绕太阳产生的引力波足够强，它也得每秒绕太阳10圈以上才能让LIGO听到。至于引力波源的距离，是首先通过波动信号分析出两个黑洞的质量大小以及最后形成黑洞的质量大小（不同的参数会给出不同的波动信号，就好象我们听到声音能对声源的材料甚至重量有估计一样），从而估计出引力波的能量（相当于声音大小），然后再根据探测到的波动大小来估计信号传播了多远。
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　　通过长达一年的系统改进和升级，科学家于11月30日正式重新启动了激光干涉仪引力波天文台（Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory，LIGO）双探测器。
　　过去一年中，科学家改进、强化了LIGO系统的激光器、电子设备以及光学设备等性能，最终使得LIGO天文台的灵敏度提高了10％到25％。科学家希望升级后的LIGO探测器能够探测到宇宙深处发出的更多、更频繁的引力波信号以及引发引力波信号的宇宙极端现象。
　　日，LIGO探测器首次直接探测到引力波，仅两天后（9月14日），科学家再次启动了升级版本的“高级LIGO”（Advanced LIGO）探测器――对初始LIGO系统的两个大型干涉仪探测器的升级，一个位于华盛顿州汉福德（Hanford，Washington），另一个距离路易斯安那州利文斯顿（Livingston，Lousiana）3,000公里。通过分析“高级LIGO”的探测信号，科学家确定所探测信号确实是引力波，产生于距离地球13亿光年处的两个巨型黑洞的合并。
　　仅在三个多月后，日，LIGO探测器再次探测到一例信号，经过科学家解码确认为第二例引力波信号，产生于宇宙更远一点处――距离14亿光年之远――的另一例黑洞合并。
　　现在，LIGO科学合作（LIGO Scientific Collaboration，LSC）成员希望通过对LIGO系统的最新升级，能够检测到由黑洞碰撞以及其他宇宙极端现象产生的更频繁的引力波信号。
　　麻省理工学院新闻中心（MIT News）对麻省理工学院LIGO项目副主任、LIGO项目探测器首席科学家彼得&弗雷斯切尔（Peter Fritschel）进行了独家专访，探讨了LIGO项目的最新进展。
　　问：LIGO探测器下线停机后，进行了哪些改进和升级？
　　答：两个探测天文台进行了不同的改进。
　　对于路易斯安那州利文斯顿的探测器，主要对真空系统内部做了大量改进工作，更换或添加新组件。举个例子，每个探测器都包含四个测试质量块，用于响应通过的引力波，安装在复杂的悬挂系统中以保证将其与局部环境隔离开。前期测试表明，在这些悬挂块的振动模式中，其中两个振动模式引起的振荡会影响LIGO系统的性能，妨碍探测器以最佳工作灵敏度进行探测。因此，我们设计并安装了一些调谐被动阻尼器来减小这些模式的振荡幅度。这项改进有助于利文斯顿探测器以其最高灵敏度长时间运行。
　　对于华盛顿州汉福德的探测器，主要针对性的增强了激光干涉仪中存储的激光功率。在第一次观测运行种，干涉仪的每个长臂中具有大约100千瓦的激光功率。从那之后，我们一直致力于将其提高两倍，以实现每个长臂200千瓦的激光功率。
　　这是相当困难的，因为存在随着激光功率的增加会产生热效应以及光学-机械相互作用，而这些附加效应会产生系统不稳定性。实际上，我们成功地解决了这些问题，并能实现以200千瓦的激光功率操作探测器。然而，还有其他问题会影响系统敏感性，而我们目前没有时间来解决，所以目前探测器是以比第一次观测运行功率高20％到30％的激光功率运行的。这种功率的适度增加，能够对探测频率高于大约100赫兹引力波信号的灵敏度提供虽小但却显着的灵敏度增加。
　　此外，我们还收集了很多重要信息用于计划下一个探测器调试期，也就是这次为期六个月的观察运行期结束后开始的调试期。在达到最终期望的设计灵敏度之前，还有很多挑战性的工作。
　　问：通过这些新的改进和升级，目前LIGO系统的探测灵敏度是多少？
　　答：通常使用的灵敏度指标是指对于两个中子星（neutron stars）合并产生的引力波的探测敏感性，因为这个系统比较容易计算和验证。但是要注意，目前我们还没有探测到中子星和中子星碰撞合并产生的引力波。现在的利文斯顿探测器已经足够灵敏，能够检测到远达2亿秒差距*（6.6亿光年）之外的合并事件产生的引力波。相比于第一次观察运行期间的探测距离，这已经提升了大约25％。对于华盛顿州汉福德探测器，相应的灵敏度范围与其首次观察运行期间的灵敏度范围相当，大约比上述数据低15％。
　　*秒差距（parsecs），一种天体距离单位，1秒差距=3.26光年。
　　当然，在第一次观测运行中，我们探测到的是两个黑洞合并，而非中子星合并。尽管如此，两个探测器对于黑洞合并灵敏度的比较是大致相同的：与去年的观察运行期相比，利文斯顿探测器的灵敏度提高了大约25％，而汉福德探测器的灵敏度大致相同。然而，即使灵敏度的小幅度提高也很有帮助的，因为被探测的空间体积以及引力波探测的速率都是随着探测距离的立方而增长。
　　问：此次LIGO系统重启在线运行，科学家希望“听到”或者检测到哪些信号？
　　答：首先，我们当然期望检测到更多的黑洞合并，目前这仍然是一个令人非常着迷的领域。回想第一次观察运行期间，我们检测到两例黑洞双体合并，这足以证明还能探测到第三次黑洞合并。随着LIGO系统灵敏性的适度提高以及计划收集更多的数据，我们会逐渐增加对宇宙中黑洞数量的认识。
　　此外，我们也期望能够探测到两个中子星合并产生的引力波。这些系统的存在是确定的，但目前还不知道其是否普遍存在，所以我们还不能确定到底需要多高的灵敏度才能探测到。这将是非常有趣的，因为双中子星合并（除了别的以外）被认为是星系中重元素（如贵金属）的生产者和分配者。
　　编辑：李盼
　　参考：http://news.mit.edu/2016/ligo-upgrades-gravitational-waves-1130
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聚焦LIGO：引力波探测器并非独此一家，为何它笑到了最后
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& U) Gbｂs.05１3.org% E$ y 【写在前面】LIGO（激光干涉引力波天文台）昨晚举行了一场举世瞩目的新闻发布会，宣布第一次“听”到了时空中的涟漪——来自两个黑洞最后并合瞬间的引力波。它证实了阿尔伯特·爱因斯坦在1915年的广义相对论的一个重要预言，并打开了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。大型引力波探测器并非独此一家，为什么LIGO成功了？LIGO首次探测到引力波的幕后英雄又有谁？为此，LIGO写了一篇堪称经典的新闻稿。$ MＢＢＳ.0５１3.ｏｒｇ& l0 g
本文原载于由饶毅、鲁白、谢宇主编的《知识分子》（微信公号：The-Intellectual），澎湃新闻（）经授权后转发。
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聚焦LIGO：引力波探测器并非独此一家，为何它笑到了最后
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LIGO探测到双黑洞碰撞产生的引力波,打开了一扇观察宇宙的新窗口（示意图）。  图片来源：LIGO新闻发布会直播截图9 T$ G4 BＢBs.0５１3.org' j2 C
有史以来,科学家第一次观测到了时空中的涟漪——引力波,这一来自遥远宇宙的灾变性事件所产生的信号。这一探测证实了阿尔伯特·爱因斯坦在1915年的广义相对论的一个重要预言,并打开了一扇前所未有的探索宇宙的新窗口。+ `6 ^! \ＢＢＳ.0５１3.ｏｒｇ' x
起源于剧烈天体物理过程的引力波携带着关于其源头和关于引力的独一无二的信息。物理学家们确信他们探测到了来自两个黑洞最后并合瞬间的引力波。这两个黑洞最终形成了一个质量更大快速旋转的黑洞。这一现象长久以来就被理论预言,然而却从未被观测到。* q2 g fＢBs.0５１3.org& h0 u( h
这一引力波信号于世界协调时间日9:51(北京时间当天下午5:51分)，由分别位于路易斯安那州列文斯顿(Livingston,Louisiana)和华盛顿州汉福德(Hanford,Washington)的激光干涉引力波观测台(LIGO)的一对探测器探测到。. W# I濠; h滨 D ^论/ X3 D坛$ C
LIGO天文台是由美国国家科学基金资助，由加州理工和麻省理工构思、建造并运行的。这一发现是由LIGO科学合作组织(包含GEO600组织和澳大利亚干涉引力天文协会)以及Virgo组织使用来自两台LIGO探测器的数据后做出的。本次发现发表于物理评论快讯(Physical Review Letters)期刊。: A+ dbｂs.05１3.org' p
基于观测到的信号，LIGO的科学家们估算出两个并合黑洞的质量大约分别是太阳质量的29和36倍,并合发生于13亿年前。大约三倍于太阳质量的物质在短短一秒之内被转化成引力波，其功率峰值是整个可见宇宙总功率的50倍。这一引力波首先到达Livingston探测器，7毫秒之后到达Hanford探测器，这意味着引力波源位于南半球天区。% G濠4 i滨# a论, \坛 f- Z
根据广义相对论，一对黑洞在相互绕转过程中通过引力波辐射而损失能量，逐渐靠近。这一过程持续数十亿年，在最后几分钟里面快速演化。在最后一秒钟内，两个黑洞以几乎是一半光速的超高速度碰撞在一起，并形成了一个质量更大的黑洞。根据爱因斯坦的E=MC?公式，这个过程中一部分的质量转化成了能量，而这些能量在最后时刻以引力波超强爆发的形式辐射出去。LIGO观测到的引力波信号就是这样来的。. n7 rbｂs.05１3.org: q$ C
20世纪70年代，罗素赫尔斯和约瑟夫泰勒给出了引力波存在的第一个证据。他们在1974年观测到一个脉冲星与另一个天体相互绕转组成的双星系统,后来发现第二个天体是一个中子星。这个系统由于辐射引力波，导致脉冲星的轨道缓慢地缩小，观测到的轨道变化率与相对论的预言高度一致。赫尔斯和泰勒的这项工作获得了1993年的诺贝尔物理学奖。这个赫尔斯-泰勒双星系统将于3亿年之后并合形成一个黑洞。在最近的这个发现里，LIGO直接见证了两个黑洞组成的双星系统的寿终正寝,在双星系统形成单个黑洞的瞬间投下匆匆一瞥。9 s% s tＢBs.0５１3.org# g
“我们对于引力波的观测完成了一项50年前就设定的伟大目标。那就是直接探测到这一难以捕捉的现象，更好地理解宇宙，以及爱因斯坦广义相对论100周年之际恰如其分地续写爱因斯坦的传奇。”加州理性学院的戴维·莱兹David H.Reitze，LIGO天文台的执行官，如是说。5 }ＢBs.0５１3.org% g
这一发现得益于高新激光干涉仪引力波天文台(Advanced LIGO)探测能力的大大提升。相比于第一代LIGO探测器,Advanced LIGO的重要升级工作使得仪器的灵敏度大大增强，从而大大增加了可探测的宇宙空间，也直接导致在其第一次观测运行中发现引力波。美国国家科学基金会主导了高新激光干涉的财政支持。德国的马克斯-普朗克学会、英国的科学与技术设施委员会和澳大利亚的澳大利亚研究基金会等资助机构均对本项目作出了巨大贡献。使高新探测器林敏度大大提高的几项关键技术由德国-英国的GEO合作组织开发并测试。主要的计算机资源由AEI的Atlas机群、LIGO实验室、雪城大学和威斯康星大学密尔沃基分校贡献。一些大学设计、建造并测试了Advanced LIGO的关键部分：澳大利亚国立大学、弗罗里达大学、斯坦福大学、纽约哥伦比亚大学和路易斯安那州立大学。% LＢBs.0５１3.org6 W& X
“1992年批准LIGO最初的基金项目是NSF有史以来最大的一笔投资。”France Córdova，NSF主任如是说。“那是一项有很高风险的资助，但这正是NSF需要承担的项目。我们资助一定会有所发现，但是还在探索历程上基础科学和工程。我们资助开路先锋。这就是为什么美国依然是全球先进知识的领导者的原因。”# u! s濠) P滨. |# A论% O坛7 w
LIGO的研究工作由LIGO科学合作组织(LSC)完成，这一合作组织包含来自美国和其他14各国家的1000多名科学家。LSC中的90多所大学和研究所参与研发了探测器所使用的技术，并分析其产生的数据；在组织中，有约250名做出重要贡献的成员是学生。LSC探测网络包括LIGO干涉仪和GEO600干涉仪。GEO团队包括来自德国马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱因斯坦研究所(AEI))，汉诺威莱布尼兹大学与格拉斯哥大学、加迪夫大学、伯明翰大学、其他英国的大学以及西班牙的巴利阿里群岛大学。; gＢＢＳ.0５１3.ｏｒｇ! X
“这项探测是一个新纪元的起点：引力波天文学研究领域现在终于不再是纸上谈兵了。”LSC发言人、路易斯安那州立大学物理与天文学教授Gabriela González如是说。1 {来$ `源：濠) W* o滨8 H4 L5 `论+ E8 H坛2 i& c
LIGO这种用激光干涉探测引力波的方法最初是在上世纪80年代提出的，主要的提出人有MIT物理教授、荣休教授雷纳·韦斯(Rainer Weiss)，加州理工的理查德·费曼理论物理讲座教授、荣休教授基普·索恩(Kip Thorne)以及同样来自加州理工的物理教授、荣休教授罗纳德·德雷弗(Ronald Drever)。; ]% Z. abｂs.05１3.org8 E7 H
“这项发现的内容完美地被100年前爱因斯坦发表的广义相对论所描述，这也是第一次广义相对论在强引力条件下的检验。如若爱因斯坦泉下有知，真不知道他会有什么反应。”韦斯说。5 ]7 v来* S( T7 l源：濠5 U9 ?( P滨3 z论6 X坛2 m
“通过这项发现，我们人类开启了一场波澜壮阔的新征程：一场对于探索宇宙那弯曲的一面——通过弯曲时空而产生的事物和现象——的征程。黑洞的碰撞和引力波是首当其冲的完美范例。”索恩说。( u9 ~濠! p3 H, b滨9 y l e论" [坛; c
室女座引力波探测器(Virgo)的研究工作由Virgo科学合作组织完成，这一组织包含250多名物理学家和工程师，分别隶属于18个不同的欧洲的实验室，包括法国国家科学研究中心(CNRS)的6家研究所、意大利国立天体物理研究所(INFN)的8家研究所、荷兰国家核物理及高能物理研究所、匈牙利维格纳研究所、波兰引力研究组和安置室女座引力波探测器的欧洲引力天文台。5 c! ]来; o源：濠- x滨6 \6 p' x论; \4 O) R坛( ^* M
Virgo的发言官富尔维奥·里奇(Fulvio Ricci)称：“这是物理学的重要里程碑，但更为重要的是，对于LIGO和Virgo来说，这仅仅是它们将开创的全新而令人激动的物理发现的开端。”/ A濠4 g7 a滨+ n$ c论1 ~坛% |
马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特·爱伊斯坦研究所)的所长布鲁斯·艾伦(Bruce Allen)补充道“爱因斯坦当初认为引力波太过微弱而无法探测，并且他从未相信过黑洞的存在。不过，我想他并不介意自己在这些问题上弄错了。”- g. X濠: o滨4 ?论5 I' n/ D坛% ]/ U
“Advanced LIGO探测器是科学与技术上的一项壮举，汇聚了全球技师、工程师和科学家团队的通力合作才得以实现。”Advanced LIGO的项目领头人、来自麻省理工的戴维·休梅克说道，“我们及时、同时也在预算内完成了这项美国国家科学基金会资助的项目，对此我们感到无比自豪。”
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聚焦LIGO：引力波探测器并非独此一家，为何它笑到了最后
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LIGO位于华盛顿Hanford的观测点。  图片来源：Caltech/MIT/LIGO Laboratory3 T濠3 Q滨3 ~8 v: E论. B. W& w坛( o
在LIGO的两个天文台中，全长4公里的L形的LIGO干涉仪将激光分成两束,并在两个干涉臂之间来回穿梭(1.2米直径的管道内保持着近乎完美的真空)。两束激光可以用来以极高的精度测量干涉臂尽头处镜子的位置。根据爱因斯坦的理论，当引力波经过探测器的时候，镜子之间的距离将会有一个极微小的改变。而即使这个改变量小至质子直径的万分之一(10-19米)，也可以被探测出来。; v! I" x来' a. M, l源：濠9 l, ?) E滨! P论6 J坛! M3 T
“要实现这一里程碑式的美妙发现，需要全球的科学家们一起合作——在GEO600探测器上开发出来的激光与悬挂减震技术使得Advanced LIGO成为了有史以来人类建造的最为精妙、灵敏的引力波探测器。”格拉斯哥大学物理与天文教授希拉·罗恩(Sheila Rowan)如是说。! g4 z+ i来' ]源：濠4 {滨* i4 h+ \论9 A坛2 a
独立而又相距极远的天文台，对于引力波事件的方向定位以及排除局部噪音、确认信号来自空间而言，非常重要。. w, P7 iＢＢＳ.0５１3.ｏｒｇ! s2 D
“但愿这第一次的观测能够推动全球引力波探测器网络的建设工作，并在多信使天文学的时代里加速实现源的定位。”澳大利亚国立大学的引力物理中心主任、物理学教授戴维·麦克莱兰(David McClelland)评论道。
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技术支持：“逼格”很高的引力波究竟是个什么鬼？
美国当地时间2月11日上午10点30分（北京时间2月11日23点30分），美国国家科学基金会（NSF）召集了来自加州理工学院、麻省理工学院以及LIGO科学合作组织的科学家在华盛顿特区国家媒体中心宣布：人类首次直接探测到了引力波。美国科研人员宣布，他们利用激光干涉引力波天文台（LIGO）于去年9月首次探测到引力波。这一发现印证了物理学大师爱因斯坦100年前的预言。
同为黑洞专家的英国天文物理学大师霍金（Stephen Hawking）表示，他相信这是科学史上重要的一刻。霍金在接受英国广播公司（BBC）专访时表示：“引力波提供看待宇宙的崭新方式，发现它们的能力，有可能使天文学起革命性的变化。这项发现是首度发现黑洞的二元系统，是首度观察到黑洞融合。”
在物理学上，引力波是爱因斯坦广义相对论所预言的一种以光速传播的时空波动，如同石头丢进水里产生的波纹一样，引力波被视为宇宙中的“时空涟漪”。早在1915年，爱因斯坦在广义相对论的基础上提出了引力波的存在，并预言强引力场事件可产生引力波，比如黑洞合并、脉冲星自转以及超新星爆发等。
通常引力波的产生非常困难，地球围绕太阳以每秒30千米的速度前进，发出的引力波功率仅为200瓦，还不如家用电饭煲功率大。宇宙中大质量天体的加速、碰撞和合并等事件才可以形成强大的引力波，但能产生这种较强引力波的波源距离地球都十分遥远，传播到地球时变得非常微弱。
现代物理学认为，引力波是一种与电磁波不同的辐射，无法通过电磁辐射直接观测。引力波与宇宙中物质的相互作用是非常微弱的，因此可以传播至很远的宇宙空间。
为“捕获”引力波，美国国家自然科学基金会于上世纪90年代在路易斯安娜州利文斯顿和华盛顿州汉福德各建造了一个激光干涉引力波天文台（LIGO）。每个天文台都有两个长达4公里的测量臂，呈L型排列。来自加州理工学院、麻省理工学院等90多所高校的1000多名科学家参与LIGO的日常探测和研究。
美国东部时间日5时51分，位于利文斯顿的探测器首先传出撞击声，7毫秒后，汉福德的探测器也传出撞击声。这意味着有引力波传到了地球，并被两个天文台探测到。
左图：LIGO汉福德，右图：利文斯顿，两个探测器所观测到的GW150914引力波事件。图中显示两个LIGO探测器中都观测到的由该事件产生的引力波强度如何随时间和频率变化。两个图均显示了GW150914的频率在0.2秒的时间里面“横扫”35Hz到250Hz。GW150914先到达L1，随后到达H1，前后相差7毫秒——该时间差与光或者引力波在两个探测器之间传播的时间一致。（此图版权为LSC/VirgoCollaboration所有）
LIGO官网11日在一份新闻稿中表示，此次探测到的引力波是由两个黑洞合并引发的。这两个黑洞的直径都在150公里左右，它们不断靠近，旋转，并最终合并成一个黑洞。两个黑洞一个达到太阳质量的29倍，一个为太阳质量的36倍。据推测，两个黑洞的合并发生在13亿年前，合并过程中产生的引力波经漫长的传播最终抵达地球。
据推测，两个黑洞以1/2光速的速度相撞后合并。二者在合并的过程中释放出约3个太阳质量的能量，这些能量以引力波的形式辐射出去。
LIGO的创始者之一、麻省理工学院物理学教授雷纳·维斯说，“引力波的发现漂亮地印证了爱因斯坦在100年前的预言。如果我们有机会告诉他这件事，我真想看看他脸上的表情。”
在哥伦比亚大学物理学教授绍博尔齐·马尔卡看来，人类此前的天文学发现都好似“眼睛”，而引力波的发现意味着人类长了“耳朵”。他表示，引力波携带大量信息，它的发现可帮助科研人员更好地了解黑洞。
学界普遍认为，引力波的发现是物理学和天文学的一项重大突破。它开启了人类探索宇宙的一扇大门，甚至可能揭开宇宙诞生早期的奥秘。
引力波科学的发展历史
在过去的六十年里，有许多物理学家和天文学家为证明引力波的存在做出了无数努力。其中最著名的要数引力波存在的间接实验证据——脉冲双星PSR74年，美国物理学家家泰勒（Joseph Taylor）和赫尔斯（Russell Hulse）利用射电望远镜，发现了由两颗质量大致与太阳相当的中子星组成的相互旋绕的双星系统。由于两颗中子星的其中一颗是脉冲星，利用它的精确的周期性射电脉冲信号，我们可以无比精准地知道两颗致密星体在绕其质心公转时他们轨道的半长轴以及周期。根据广义相对论，当两个致密星体近距离彼此绕旋时，该体系会产生引力辐射。辐射出的引力波带走能量，所以系统总能量会越来越少，轨道半径和周期也会变短。
泰勒和他的同行在之后的30年时间里面对PSR1913+16做了持续观测，观测结果精确地按广义相对论所预测的那样：周期变化率为每年减少76.5微秒，半长轴每年缩短3.5米。广义相对论甚至还可以预言这个双星系统将在3亿年后合并。 这是人类第一次得到引力波存在的间接证据，是对广义相对论引力理论的一项重要验证。泰勒和赫尔斯因此荣获1993年诺贝尔物理学奖。
图3：PSR1913+16转动周期累积移动观测值与广义相对论预言值的比较。
图中蓝色曲线为广义相对论的预测值，红点为观测值。两者误差小于0.2%，此发现给引力波科学注入了一针强心剂。
在实验方面，第一个对直接探测引力波作伟大尝试的人是韦伯（Joseph Weber）。早在上个世纪50年代，他第一个充满远见地认识到，探测引力波并不是没有可能。从1957年到1959年，韦伯全身心投入在引力波探测方案的设计中。最终，韦伯选择了一根长2米，直径0.5米，重约1吨的圆柱形铝棒，其侧面指向引力波到来的方向。该类型探测器，被业内称为共振棒探测器（如下图）：
图4：韦伯和他设计的共振棒探测器。
引力波驱动铝棒两端振动，从而挤压表面的晶片，产生可测的电压。图片来自：马里兰大学。当引力波到来时，会交错挤压和拉伸铝棒两端，当引力波频率和铝棒设计频率一致时，铝棒会发生共振。贴在铝棒表面的晶片会产生相应的电压信号。共振棒探测器有很明显的局限性，比如它的共振频率是确定的，虽然我们可以通过改变共振棒的长度来调整共振频率。但是对于同一个探测器，只能探测其对应频率的引力波信号，如果引力波信号的频率不一致，那该探测器就无能为力。
此外，共振棒探测器还有一个严重的局限性：引力波会产生时空畸变，探测器做的越长，引力波在该长度上的作用产生的变化量越大。韦伯的共振帮探测器只有2米，强度为10 -21的引力波在这个长度上的应变量(2×10 -21米)实在太小，对上世纪五六十年代的物理学家来说，探测如此之小的长度变化是几乎不可能的。虽然共振棒探测器没能最后找到引力波，但是韦伯开创了引力波实验科学的先河，在他之后，很多年轻且富有才华的物理学家投身于引力波实验科学中。
本文来源：观察者网
责任编辑：郭亚楠_NX5646
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