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LIGO首次直接探到引力波 爱因斯坦广义相对论被验证
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LIGO科学合作组织面向全社会宣布，LIGO首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合，科学家直接探测到了引力波。
LIGO科学合作组织面向全社会宣布，LIGO首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合，科学家直接探测到了引力波！因此，这项发现将是对爱因斯坦广义相对论的又一次证明，后者在将近100年前便预言了引力波的存在。钛媒体注：在北京时间2月11日晚11点30分，美国国家科学基金会就探测引力波的研究进展进行报告。LIGO科学合作组织面向全社会宣布，LIGO首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合，科学家直接探测到了引力波！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),由分别位于美国路易斯安那州的利文斯顿（Livingston）和华盛顿州的汉福德（Hanford ）的两个的探测器探测到。这次置信度高达5.1倍标准差的引力波事件被标为&GW150914&。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。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=mc2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。什么是引力波？1915年，爱因斯坦发表了场方程，建立了广义相对论。
在之后的这一百年里，被誉为&人类认知自然最伟大的成就& 的广义相对论一直在成长中，我们知道了时空的弯曲以及一些由时空弯曲可能产生的奇异事物，比如黑洞、引力波、奇点、虫洞甚至时间机器。然而，在过去历史中的某些时期，甚至现在，其中有些事物对它们是否存在提出过强烈的怀疑。就连爱因斯坦本人直到逝世前都还在怀疑黑洞的存在。广义相对论告诉我们：在非球对称的物质分布情况下，物质运动，或物质体系的质量分布发生变化时，会产生引力波。在宇宙中，有时就会出现如致密星体碰撞并合这样极其剧烈的天体物理过程。过程中的大质量天体剧烈运动扰动着周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去。因此引力波的本质就是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的&涟漪&。因此，这项发现将是对爱因斯坦广义相对论的又一次证明，后者在将近100年前便预言了引力波的存在。LIGO的观测有何意义？在日格林尼治时间09：50：45（北京时间17：50：45），位于美国华盛顿州汉福德和路易斯安那州列文斯顿的LIGO探测设施均接收到一个来自GW150914的引力波信号。这一信号首先是由被称作&低延迟搜寻方法&的手段识别出来，该方法经过设计，专门用于对大量数据进行快速判别，其可以在不对信号波形进行细节识别的情况下快速判断出于引力波信号的特征。这一快速搜寻程序在相关信号数据下载后不到3分钟的时间里便识别出了可疑信号并向科学家发出了报告。随后研究人员开始对这一信号进行进一步分析并与数据库中大量可能的理论波形数据进行比对，这一过程被称作&匹配滤波&，其目的是找到与所收到的信号数据吻合度最好的波形。此次获得的数据明确指向一个结论，即GW150914信号是由两个黑洞的合并过程产生的。从分析图上可以清晰看到，根据LIGO汉福德观测站所获得数据对于引力波模式的重建（灰色）与根据广义相对论原理构建的双黑洞合并释放引力波波形模式（红色）两者之间存在惊人的吻合。通过将实测数据与理论波形预测进行对比，使得我们能够检验广义相对论是否能够完全描述这一事件。结果表明广义相对论完美通过了检验：我们所有的观测数据均与广义相对论的预测完全吻合。我们同样也能够运用这些数据来推测产生引力波信号GW150914的天体系统的一些特征，包括这两个黑洞在相互合并之前各自的质量大小，合并后形成的单一黑洞质量大小以及这一双黑洞系统到地球的距离远近。我们的分析结果显示信号GW150914是由两个质量分别为36倍以及29倍太阳质量的黑洞合并而成的，合并后形成的单一黑洞质量约为62倍太阳质量。另外，我们还推定这一合并后产生的黑洞存在自转，这种自转的黑洞最早是在1963年由数学家克尔（Roy Kerr）提出的。因此可以说，LIGO探测设施此次是探测到了发生在很久很久之前，在一个遥远星系中发生的一次重大事件！如果我们将合并之前和之后的黑洞质量进行比较，就会发现这一黑洞的合并过程将大致相当于3个太阳的质量（约合600万亿亿亿千克）转化成了以引力波形式散发出去的能量，其中绝大部分在一瞬间便被辐射了出去。相比较之下，太阳每秒钟只会将自身质量的大约5万亿亿分之一转化为电磁辐射。事实上，GW150914所发出的引力波的辐射功率要比整个可观测宇宙中所有恒星和星系的光度加在一起的总和还要多出10倍。先进LIGO观测台的必要意义LIGO（激光干涉引力波观测台）是世界上规模最大的引力波观测实验室，同时也是世界上复杂程度最高的物理学实验室之一。它由两座大型激光干涉实验设施组成，两者相距数千公里，分别位于美国路易斯安那州的列文斯顿和华盛顿州的汉福德。LIGO利用光和空间所具有的基本特性开展引力波的探测工作。这一探测原理最早是在上世纪60~70年代提出来的。在2000年前后世界上先后建成多座引力波干涉仪探测设施，如日本的TAMA300、德国的GEO600、美国的LIGO和意大利的Virgo等等。在2002年至2011年间，这些探测设施进行了联合观测，但最终没有取得有价值的探测结果。而在经过大规模技术升级之后，2015年LIGO设施再次开始运行，这将是一个技术复杂程度高得多的全新全球性引力波观测网络中投入运行的第一台设施。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。引力波导致的空间拉伸或压缩程度与引力波本身的强度直接相关，这种空间变形通常都非常非常小。对于我们能够探测到的典型引力波信号，空间的变形幅度大约相当于一颗质子直径的万分之一不到。但LIGO实验室具有惊人的高灵敏度，它能够检测到这种程度的空间变形！不过，为了能够顺利探测到类似GW150914这样的引力波信号，LIGO探测器除了必须具有惊人的高灵敏度之外，还必须能够有能力将真实的引力波信号从大量噪音信号中区分出来。这样的噪音信号有千千万万：比如由于环境变化或设备因素产生的微小扰动，这类信号很容易将科学家们苦苦寻找的真实引力波信号遮蔽掉。这也是为何LIGO会 选择在两个相距遥远的不同位置分别建立两套完全一样的观测设施的原因，因为这将让我们能够排除本地仪器故障或环境因素导致的干扰信号，因为只有真正的引力 波信号才会同时在两处探测设施中同时出现。当然严格来说可能会间隔千分之几秒，因为还要考虑引力波从一处设施传播到另一处设施所需要的时间。另外，采用至少两个站点的理由还有很重要的一点：当引力波探测网络中包含了两台或更多探测站点之后，我们就将能够与信号源之间构成一个三角形，从而锁定发射源在天空中的位置。观测网络中参与进来的观测站点越多，信号源在天空中的位置就能被更为精确地测定。&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。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。（本文综合自LIGO科学合作组织、LIGO项目官方报道）
[责任编辑：程贺 PT004]
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引力波被发现 爱因斯坦100年前广义相对论预言得验证
　　东方网2月12日消息：欢迎来引力波的新纪元！北京时间昨天23时30分，美国国家科学基金会在华盛顿特区国家媒体中心发布了科学家们期待已久的消息:位于美国利文斯顿与汉福德的两座激光干涉仪引力波天文台(LIGO)，首次探测到引力波！这一由距地球13亿光年之遥的双黑洞碰撞产生的引力波信号，被命名为“GW150914”。　　引力波是广义相对论中极其重要而又迟迟未获证实的预言，它被直接探测到，意味着广义相对论的“拼图”终于完整了！这一证实之旅，可追溯到60多年前，从射电望远镜、共振棒探测器到引力波激光干涉仪，来自各国的众多物理学家和天文学家孜孜不倦地寻找着神秘而又低调的宇宙“涟漪”。引力波的成功探测，不仅需要具有极高灵敏度的探测器，而且要将真正来自引力波源的信号从嘈杂的背景噪声等各种干扰因素中“提纯”。　　“GW150914”的捕获，发生在日，位于美国利文斯顿与汉福德的两座LIGO刚刚完成升级，准备好“精神抖擞”地以前所未有的精度继续找寻引力波的蛛丝马迹。就在此时，一个将载入史册的引力波信号先后抵达了这两座相隔3000公里的探测器。三分钟后，快速响应的数据分析程序便汇报了这一微乎其微的时空扰动。之后的四个月里，科学家们迅速而又严谨地使用各种数据分析处理手段“检验”这一信号，终于确认这是地球人找寻了好久的引力波！
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引力波被发现 爱因斯坦100年前广义相对论预言得验证
日 18:43 来源:新民晚报
　　东方网2月12日消息：欢迎来引力波的新纪元！北京时间昨天23时30分，美国国家科学基金会在华盛顿特区国家媒体中心发布了科学家们期待已久的消息:位于美国利文斯顿与汉福德的两座激光干涉仪引力波天文台(LIGO)，首次探测到引力波！这一由距地球13亿光年之遥的双黑洞碰撞产生的引力波信号，被命名为“GW150914”。　　引力波是广义相对论中极其重要而又迟迟未获证实的预言，它被直接探测到，意味着广义相对论的“拼图”终于完整了！这一证实之旅，可追溯到60多年前，从射电望远镜、共振棒探测器到引力波激光干涉仪，来自各国的众多物理学家和天文学家孜孜不倦地寻找着神秘而又低调的宇宙“涟漪”。引力波的成功探测，不仅需要具有极高灵敏度的探测器，而且要将真正来自引力波源的信号从嘈杂的背景噪声等各种干扰因素中“提纯”。　　“GW150914”的捕获，发生在日，位于美国利文斯顿与汉福德的两座LIGO刚刚完成升级，准备好“精神抖擞”地以前所未有的精度继续找寻引力波的蛛丝马迹。就在此时，一个将载入史册的引力波信号先后抵达了这两座相隔3000公里的探测器。三分钟后，快速响应的数据分析程序便汇报了这一微乎其微的时空扰动。之后的四个月里，科学家们迅速而又严谨地使用各种数据分析处理手段“检验”这一信号，终于确认这是地球人找寻了好久的引力波！* 网友发言均非本站立场，本站不在评论栏推荐任何网店、经销商，谨防上当受骗！
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官方解读：LIGO首次直接探测到引力波
摘自公众号：发布时间： 9:16:21
此文为LIGO科学合作组织对此次引力波探测结果的官方解读。发表于一百年前的广义相对论被物理学家马克思?波恩誉为“人类认知自然的最伟大业绩”。我们在此报告爱因斯坦理论预言的两个重要科学突破：首次直接探测到引力波和首次观测到双黑洞碰撞与并合。图1（取自论文图1）：LIGO汉福德（H1，左）和利文斯顿（L1，右）探测器所观测到的GW150914引力波事件。该图展示了在两个LIGO探测器中观测到的由该事件产生的引力波“应变”（见下文）如何随时间（秒）和频率（赫兹）变化。两个图均显示了GW150914的频率在0.2秒内从35赫兹迅速增加到150赫兹。GW150914先到达L1，随后到达H1，前后相差千分之七秒，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。这个被我们命名为GW150914的激变事件，发生于距离地球10亿光年之外的一个遥远星系中。它于日被激光干涉仪引力波天文台（以下简称LIGO）的两个很可能是人类有史以来制造的最灵敏的科学仪器的探测器观测到。LIGO估算出这个双黑洞并合最后时刻所辐射的引力波的峰值功率比整个可观测宇宙的光度（单位时间释放的电磁波能量）还高10倍以上。这个重大的发现意味着令人振奋的天文学新时代的到来，人类开启了一扇观测宇宙的全新窗口――引力波天文学。引力波：预言中的时空涟漪引力波是时空的“涟漪”，由宇宙中例如致密星体碰撞并合这样剧烈变化的物理过程产生。爱因斯坦于1916年预言了它的存在。他证明做加速运动的大质量天体可以剧烈地撼动时空，并且空间扭曲的波动将从波源辐射出去。这些以光速传播的涟漪携带了天体源激烈动荡的信息以及关于引力本质的线索。在过去的几十年中，天文学家通过观测银河系中密近双星，已经间接地证明了引力波的存在。双星轨道由于引力辐射带走能量而收缩;观测结果完全符合爱因斯坦的理论预言。但是科学家们一直在热切地期望就和这次重大突破一样在地球上对引力波的直接探测的机会，因为这为我们供了更极端的条件来更严格地验证广义相对论，同时开启一条探索宇宙的全新途径。在爱因斯坦预言引力波的同一年，物理学家卡尔?史瓦西证明爱因斯坦的广义相对论允许黑洞的存在。它是一个奇异的天体，非常致密，以至于光都难以逃脱它的引力束缚。虽然就字面意义来看我们不能直接“看到”黑洞产生的光，天文学家通过研究黑洞候选体对它周围的物质产生的效应已经收集了大量间接证据。例如，我们认为宇宙中绝大多数星系(包括银河系)的中心都有一个超大质量(数百万乃至数十亿倍于太阳的质量)黑洞。同时还有非常多低质量(从几个到几十个太阳质量)的黑洞候选体;它们被认为是恒星剧烈爆炸――核塌缩超新星――的遗留物。在黑洞的间接观测研究取得进展的同时，对这些奇异天体的理论理解也在不断加深。例如，过去的十年里，对双黑洞并合前的最后时刻的轨道演化的电脑模拟有了十分显著的进步。这些计算机模型帮我们依据广义相对论精确地计算出引力波波形，告诉我们引力波的特征模式在两个黑洞彼此靠近并最终并合为一个更大的黑洞过程中是如何演化的。因此双黑洞并合的直接观测为验证爱因斯坦的理论供了一个最好的宇宙实验平台。LIGO探测器LIGO是世界上最大的引力波天文台，同时也是世界上最精密的物理实验之一。它由两个相距几千公里的大型激光干涉仪组成，分别位于美国路易斯安那州的利文斯顿和华盛顿州的汉福德。它利用光和空间本身的物理性质来探测引力波，这是早在二十世纪六七十年代就出的概念。几台第一代干涉仪在二十一世纪初建造完成，包括日本的TAMA300，德国的GEO600，美国的LIGO和意大利的Virgo。这些探测器在2002年至2011年期间共同进行观测，但并未探测到引力波。在经历重大改造升级之后，两个升级版的LIGO探测器的灵敏度大幅高，并作为升级探测器网络中的先行者进行观测。LIGO干涉仪由两条分别长达四公里并且互相垂直的干涉臂构成。沿着每条臂传播的激光束在末端反光镜(悬挂的测试质量)处被反射。当引力波经过时，时空的伸缩导致一条臂长变长的同时另一条臂长变短。当两条臂的长度变得不同时，激光束在两臂传播时间不再相同，也就是说两束激光束的相位不再同步，于是所谓的干涉条纹产生了。这也就是我们称之为干涉仪的原因。两条臂的长度差异与经过的引力波强度(被称为引力波“应变”)成正比，但是其数值之小令人咋舌。一个典型的引力波应变大约在质子直径的万分之一！而具有极高灵敏度的LIGO干涉仪能够测量出如此微小的变化。想要成功探测诸如GW150914的引力波事件，不仅需要LIGO探测器具有惊人的探测灵敏度，还需要将真正来自于引力波源的信号与仪器噪声分离：例如由环境因素或者仪器本身导致的微扰，都会混淆视听甚至淹没我们所要寻找的信号。这也是为什么要有两个高新LIGO探测器的主要原因。它们帮助我们区分引力波和仪器环境噪声，只有真正的引力波信号会出现在两个探测器。当然考虑到光(或引力波)在两个探测器之间传播的时间，前后出现会相隔几个毫秒。图2展示了一个高新LIGO探测器的简化版示意图。图2：高新LIGO探测器简化示意图（未按比例显示）。对基本设计的主要改进包括：一个光学谐振腔,使激光在单臂中来回反射多次,以加强引力波在激光相位上产生的影响;一个功率循环镜,将干涉仪中的激光功率大幅高;一个信号循环镜，进一步优化从光电探测器中取的信号。这些改进使得激光功率在光学谐振腔中增强了5000倍,并且延长了信号在干涉仪中循环的时间。图(a)显示了两个LIGO探测器的地理位置和方位,以及光在它们之间传播所需的时间。图(b)展示了在GW150914事件前后两个探测器中仪器噪声与频率的关系。仪器噪声越低,探测器对引力波的灵敏度越高。图中的尖峰表示该窄带频率处有很强的仪器噪声。图2(b)展示的是LIGO探测器仪器噪声与频率的关系。我们可以看到噪声在几百赫兹左右达到最低，但在低频和高频区域急剧升高，并且在一些比如由于悬挂反光镜(测试质量)的纤维震动所导致的仪器噪声对应的频率处，显示出一系列窄带尖峰。为了实现高新LIGO探测器灵敏度的大幅升，第一代LIGO设计进行了全面地升级：?大幅高激光功率，以减少高频噪声；?重新设计循环腔以更好地配合激光的空间分布；?使用更大更重的石英玻璃作为测试质量，以减少反光镜的随机运动?用石英玻璃纤维悬挂测试质量，以减少热噪声；?用一个四级摆来悬挂测试质量，以更好地隔离地震干扰；?使用主动“测量-抵消”策略来减少地面运动的影响。利用两个或多个探测器组成的网络，通过分析引力波到达各个探测器的时间差异，我们可以利用“三角视差法”推断引力波源的方位。网络中有越多的探测器，引力波源的位置便能被更好地确定。2016年，意大利的高新Virgo探测器会加入全球探测器网络，并且更多其他高新干涉仪也将在不久的将来陆续加入。LIGO观测到了什么？在日格林尼治标准时间9点50分45秒，LIGO位于美国利文斯顿与汉福德的两台探测器同时观测到了GW150914信号。这个信号首先由低延时的搜索方法识别出来。为了快速分析探测器数据，这种搜索方法并不需要精确地模拟引力波波形，它通过寻找可能为引力波的某些特征迹象来搜索引力波。这些快速的搜索在信号到达探测器后不到三分钟就将它作为引力波的候选事件汇报出来。LIGO干涉仪获得应变数据后，会和一个理论计算得出的海量波形库进行对比，这个数据处理的过程是为了找到和数据最匹配的波形，也就是通常所说的匹配滤波法。图3展示了详尽分析后的关键结论，所有证据都指向两个黑洞并合导致了GW150914。图片中部，我们重建了在汉福德探测器看到的引力波应变模式。需要注意的是，这个重建的特征模式（灰色）和通过广义相对论理论预测的双黑洞并合的最佳匹配波形（红色）惊人地吻合。图3：通过比较由数据重构的引力波应变（以在汉福德的H1探测器所接收的应变为例）和由广义相对论计算得出的在旋进、并合和铃宕三个过程的最佳匹配波形,得出的关于GW150914的一些关键结论。图片下方展示了两个黑洞的间距和相对速度随时间演化的过程。图片上方的漫画代表了双黑洞并合的三个阶段，首先是旋进阶段，两个黑洞因引力波的能量损失逐渐靠近对方;接下来是并合阶段;最后是铃宕阶段，为新形成的黑洞在达到最终稳定状态前短暂的震荡阶段。将探测器的数据与理论预计相比较可以首先用来检验广义相对论的理论是否可以准确地描述这个事件。回答是肯定的：我们的观测结果强有力地显示广义相对论完美地通过了这次检验。我们还可以使用获得的数据详细地估计一系列包括并合前的双黑洞质量，并合产生的黑洞质量，并合事件发生的距离在内的GW150914的具体物理特性。我们的结果显示，GW150914是一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量黑洞并合事件，在并合后产生了一个62倍太阳质量的黑洞。除此以外，我们可以推断出这个最终产生的黑洞正在旋转，这种带自转的黑洞是在1963年首先由数学家罗伊?克尔（RoyKerr）通过理论计算出的，也就是所谓的克尔黑洞。最后，我们知道GW150914发生于距离我们十几亿光年以外。也就是说LIGO探测器真实地探测到了很久很久以前，一个很远很远的星系发生的一件惊天动地的大事！如果我们将并合前的两个黑洞和最终的产生的黑洞相比较，可以注意到这次并合将大约3倍太阳质量(大约六百万亿亿亿千克)转换成了引力波能量，其中大部分能量在不到一秒的时间里被释放出去。我们来做个简单的比较：太阳这样一个巨大的能量源，每秒钟也不过是将自身质量的十万亿亿分之二(~四十亿千克)转换成电磁辐射，这么一比GW150914的能量真是大得不可思议。而事实上，GW150914放出的峰值功率要比可观测宇宙中所有星系的光度总和的十倍还要多。怎么知道这个事件是黑洞并合?我们估计的GW150914并合前的两个天体的质量有力地证明了它们都是黑洞。尤其是图3底部，它们之间的距离如此小，而速度又是如此地快。图中的速度以光速为单位，而距离间隔以这一质量的黑洞的特征尺度为单位，也就是所谓的史瓦西半径。这些图表意味着，两个黑洞在并合前――也就是引力波的频率差不多达到150赫兹时――相距仅仅几百公里。在这么大的质量下靠这么近还能不发生并合的，只有黑洞了。中子星也是一种致密而大质量的天体，LIGO同样在关注着中子星发出的引力波。然而一对中子星的质量相比我们计算的质量还是太轻;由中子星和黑洞组成的双星系统，早在低于150赫兹的频率就发生并合了。所以我们可以确凿无疑地断定，这是一对黑洞并合产生的信号。我们是否确信GW150914是一个真实的天文事件一个字：是。当然，这个问题事实上非常重要，而LIGO科学合作组织和Virgo组织的很多努力都是为了回答这个问题。为此进行的每一个独立而全面的检查，都给我们宣布GW150914的发现增添一分信心。首先，如前所述，两个LIGO探测器记录的信号时间差与光穿梭于台址间的时间吻合。另外，如图1所示，来自汉福德与来自利文斯顿的信号有着十分相似的模式。由于两个干涉仪的朝向近乎一致，这一点恰恰符合预期。同时，这个信号非常强，在噪声的背景中“鹤立鸡群”，就好像在一个拥挤的大房间里从嘈杂的背景中辨析出一场对话一样。对于我们的分析而言，理解背景噪声至关重要。这也意味着我们需要监测台址附近海量的环境信息：地面运动，温度变化，电网波动等等。与此同时，许多数据通道实时监测着干涉仪的状态，比如检查激光束正确地指向镜子正中。如果这众多的监测通道中的任意一个出现异常，采集到的数据就会被舍弃。然而，在经历了详尽的研究和检查后，该事件前后的数据都没有发现质量问题。不过，又或许GW150914只是由于机缘巧合，凑巧在两个台址都出现了相似特征的噪声扰动要排除这种可能，我们需要计算这种情况到底得有多么凑巧――发生地越罕见，我们就越相信GW150914是真实引力波事件。要完成这一统计分析，我们使用该数据后一个月内采集到的总时长为16天的稳定、高质量的探测器数据。GW150914的确是两个探测器在这段时间内最强的信号。接下来我们人为地在两个探测器数据间引入一个时间平移，等效于构造出一个时间上长很多的数据，用以搜寻其中不弱于GW150914的巧合性信号。我们只采用大于10毫秒(光在两个探测器间传播所需的时间)的时间平移，这样保证了人造数据中不含任何真实的信号。如此我们可以放心地使用这些数据来分析噪音的统计学波动――回答&伪造出一个像GW150914这样的信号有多难&这样的问题。我们可以归纳得出一个“误警率”，也就是说，统计上，噪音被错误地归类为信号的频率。图4展示了我们对探测器数据进行的这类统计分析结果。黑色和紫色的实线代表了不同的噪音背景：基于稍微不同的假设，两条线展示了不同信号强度下模拟成信号的巧合噪音“事件”预期发生的数目。图4（由论文中的图4改编而来）：对双星并合信号的搜索,定量地显示了同噪声起伏产生的背景相比，GW150914是多么地罕见。这一搜索可以断定由噪声伪装成GW50914是极端罕见的――少于每两万年一次――这一数值等同于高于五倍标准差的探测显著性。在这幅图中，最关键的信息是GW150914距离黑色和紫色曲线非常远;这意味着能够伪装成信号的噪声极其罕见。事实上，对于GW150914这样的事件，我们估计的误警率低于每20万年一次！这个误警率可以转换成一个sigma值，或者说标准差，用以估计统计分析中一个新发现的显著程度。从图中可以看出，这一搜索可以在5个标准差以上的显著水平确认GW150914是一个真实的信号。结论和展望第一次直接探测到引力波，以及第一次观测到双黑洞并合是一项非凡的成就。然而，他们不过是天文学激动人心的新篇章的扉页而已。将来，高新LIGO探测器会进一步改进，而现有的全球探测器网络也将拓展，其中包括高新VIRGO，日本的大型低温引力波望远镜（KAGRA），和可能的建于印度的第三个LIGO探测器。这些都有助于我们更好的定位引力波源在天空中的位置和更准确地估计它们的物理学性质。引力波天文学这一新兴领域必将有一个光明的未来！信息来源：LIGO Scientific Collaboration 《对双黑洞并合的引力波的观测》（排版：Calo）本文转载自公众号科学人（微信号：scientific_guokr）本文经授权发表，谢绝转载如有需要请联系科学人科研最新进展，学术最新动态，顶级学者的思考和见解。长按二维码关注科学人（微信号：scientific_guokr）。回复【引力波】了解更多 点击“阅读原文”，了解一个世纪以来，科学家们在探测引力波方面的艰难求索
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