引力波:可视化 · 边缘信号

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波源

GW150914

频率

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应变 h

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放大倍数

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偏振

圆形

引力波 · LIGO
ΔL = ½ h L · 应变 h ~ 10⁻²¹
4 公里长臂 · ΔL ~ 10⁻¹⁸ m
f_GW = 2 f_轨道 · 向上扫:啁啾
GW150914 · 辐射 3 M☉ · 13 亿光年
2015 年 9 月 14 日 · 汉福德与利文斯顿

部件

…

应变,实时

ΔL = ½ h L

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放大(环的拉伸)

放大×10²⁰

视角

波源

T1 · 首次探测(2015)

偏振

控制

放大倍数44%

真实应变约 10⁻²¹,在 4 公里上不及一个质子的千分之一。放大是为看清图案;真实 h 始终显示

播放速度1.0×

真实的 GW150914 扫频只有 0.2 秒;这里放慢,好让眼睛跟上啁啾

频率(稳定波)200 Hz

仅对稳定的 +、× 与圆形预设有效

显示

时空网格 / 膜

检验质量之环

LIGO 干涉仪

应变曲线 h(t)

自动旋转

读数 · live

频率 f_GW

…

真实应变 h

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臂长变化 ΔL

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间距

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啁啾质量 𝓜

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放大倍数

…

为什么探测器是 L 形

一道波把一个方向拉伸、同时把垂直方向挤压。只量一段长度,你分不清是波还是镜子在漂移;量两条互成直角的臂之间的差,两种效应便相加。这就是迈克尔逊干涉仪:把激光劈进两条 4 公里长臂,反射回来,再合束。当两臂错开 10⁻¹⁸ m,合束的光变暗,那份变暗就是信号。

何为精确、何为示意

精确:+、× 与圆形图案,以及环的形变 ΔL = ½ h L;旋近段的啁啾形状 f ∝ τ⁻³ᐟ⁸、A ∝ f²ᐟ³;探测器在 x/y 臂上对 × 的真实盲区;以及 GW150914 / GW170817 的数值。示意:并合与铃宕依正确的精神勾勒(真正的并合需数值相对论);应变按实时显示的倍数放大;真实的亚秒扫频被放慢,好让眼睛跟上。

应变 h(t):LIGO 所记录的 · 拖动以擦动

此朝向下对 × 全盲

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拖动 = 旋转 · 滚轮 = 缩放 · 点击部件