费米观察到识别引力波来源

费米观察是帮助研究人员对引力波的深入了解。

9月14日，在地球附近轻轻地嘎嘎作响的能源波浪。由一对合并黑洞产生的干扰由汉福德，华盛顿州的激光干涉仪重力波天文台（Ligo）设施捕获，Louisiana。此事件标志着重力的首次检测，并打开了宇宙如何工作的新科学窗口。

不到半秒后，伽马射线爆发监测器（GBM）在美国宇航局的费米伽玛射线空间望远镜上拿起了一个简短的，弱爆的高能量光线与天空的同一部分一致。对这次爆发的分析表明只有0.2％的几率就是随机巧合的。从黑洞合并中产生的伽马射线将是一个地标发现，因为预计黑洞将合并“干净利”，而不会产生任何类型的光。

这种可视化显示了由两个黑洞（黑色球体）发出的引力波，几乎相等的质量，当它们一起螺旋并合并。黑洞附近的黄色结构说明了该地区时空的强曲率。橙色涟漪代表了由快速轨道群体引起的时空的扭曲。这些扭曲扩散并削弱，最终成为引力波（紫色）。合并时间尺度取决于黑洞的质量。对于含有大约30倍太阳质量的黑洞的系统，类似于2015年的Ligo检测到的一个，电影开始时的轨道周期仅为65毫秒，黑洞移动速度约为15％光。时空扭曲辐射轨道能量并迅速地使二进制合同。作为彼此附近的两个黑孔，它们合并到一个黑洞中，该黑洞沉淀到其“匝数”阶段，其中最终引力波被发射。对于2015年的Ligo检测，这些事件在一秒钟内几乎不超过四分之一。在美国宇航局的AMES研究中心的Pleiades SuperComputer上进行了此模拟。

“这是一个诱人的发现，具有误报的可能性很低，但在我们开始重写教科书之前，我们需要看到更多与黑洞并购的引力波相关的突发，”GBM团队成员瓦莱尼·康复在亨茨维尔，阿拉巴马州的国家空间，科学和技术中心，以及一篇论文的宣言的领先作者，现在正在审查。

检测来自引力波源的光将使对事件更深入的了解。费米的GBM看到整个天空没有被地球阻挡，对X射线和伽马射线敏感，能量在8,000到40百万电子伏特（EV）之间。为了比较，可见光的能量范围在约2和3eV之间。

此图片于2008年5月被评选为FERMI Gamma射线空间望远镜，突出显示其伽马射线突发监视器（GBM）的探测器。GBM是14个晶体检测器的阵列。

凭借其宽的能量范围和大视野，GBM是用于检测来自短伽马射线爆发（GRB）的光的卓越乐器，该仪器持续不到两秒钟。他们被广泛认为在轨道上的紧凑型物体时发生，如中子恒星和黑洞，向内螺旋和崩溃。这些相同的系统也被怀疑是引力波的主要生产商。

“只有一个联合事件，伽马光线和引力一起将究竟会告诉我们一个短grb的原因，”哈佛史密什·斯坦森州的山顶，马萨诸塞州的天体物理学中心和一个rigo成员的博士·史密森科学合作。“两种观察之间存在令人难以置信的协同作用，伽玛光线透露了有关源的能量学和当地环境的细节，以及引力波，提供了导致事件的动态的独特探针。”他将讨论爆发，以及费米和利戈在周二在盐湖城的美国物理社会会议上邀请的谈话中如何共同努力。

目前，引力波观察者具有相对模糊的视觉。这将随着更多设施开始运作的时间，但对于9月的事件，被称为GW150914之后，Ligo科学家只能将源追溯到跨越大约600平方度的天空，与角度面积相当地球被美国占领了。

“当你的针是短的GRB时，这是一个很大的大海捞针，这可能是快速和微弱的，但这就是我们的乐器所设计的，”亨斯维尔大学的GBM团队成员埃里克伯恩斯说，“埃里克·伯恩斯说。“GBM检测允许我们沿着Ligo区域削弱，并且基本上缩小了干草堆。”

费米的GBM在几乎相同的时刻看到了一个褪色的X射线闪光，Ligo在2015年从黑洞合并中检测到引力波。这部电影显示了科学家如何在突发连接到它的假设上缩小Ligo源的位置。在这种情况下，Ligo搜索区域减少了三分之二。未来的检测中可以提高更大的改进。

Ligo检测到的引力波的少于半秒，GBM拾取了高能X射线的微弱脉冲持续大约一秒钟。突发有效地发生在费米下方和高角度到GBM探测器，这是限于其建立精确位置的能力的情况。幸运的是，地球在费米当时封锁了大量的突发的位置，允许科学家进一步缩小爆发的位置。

GBM团队计算小于0.2％的机会，随机波动将在对合并如此紧密的邻近发生。假设事件已连接，GBM本地化和FERMI的地球视图结合，以将LIGO搜索区域减少约三分之二至200平方度。对于GBM的探测器更好地突发，或者Fermi的大面积望远镜可以看到足够亮，但甚至可以提高改进。

Ligo事件是由两个相对大的黑洞的合并产生的，每个阳光质量的30倍。具有黑洞的二元系统这一重点预计不会是常见的，并且许多问题仍然是系统的性质和起源。

预计黑洞并未发出显着的X射线或伽马射线信号，因为需要轨道气体来产生光。理论家预计在最终暴跌之前将扫除二元黑洞周围的任何气体。出于这个原因，一些天文学家认为GBM突发最有可能与GW150914巧合和无关。其他方案开发了替代方案，其中合并黑洞可以创造可观察到的伽马射线排放。澄清黑洞冲突时，澄清真正发生的事情将需要进一步的检测。

Albert Einstein预测了一个世纪前一般的相对论的引力波的存在，科学家们一直试图检测到50年。爱因斯坦将这些波描绘成涟漪作为由大规模的加速体产生的空间时间的涟漪，例如彼此绕布线的黑洞。科学家有兴趣观察和表征这些波浪，以了解更多有关生产它们的来源以及引力本身的信息。

研究报告的PDF副本：FERMI GBM观察LIGO引力波事件GW150914