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引力波数据采用Python分析

时间:2016-03-15

老葡京网站娱乐 www.sdguanhua.com 美国科学家11日宣布,他们去年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。宣布这一发现的,是激光干涉引力波天文台(LIGO)的负责人。

这个机构诞生于上世纪90年代,进行引力波观测已经有近30年。那么观测到的引力波数据的量应该很大,科学家如何对这些数据进行分析?有没有用到Python编程语言?

答案是肯定的。笔者在Github上发现了一个专门用于分析引力波数据的Python包:GWPY[1]。据维护者介绍,GWPY的代码来自LIGO和另一个名叫Virgo的机构,维护者将这两个机构科学家的Python代码整理,最终的产品就是GWPY这个用户友好的Python包。

在具体介绍GWPY之前,先给和笔者一样的小白简单科普一下引力波和LIGO的相关知识。

什么是引力波?

This 3-D visualization shows the gravitational waves produced by two orbiting black holes. (Credit: NASA)

上图是两个黑洞所产生的引力波的3-D模拟图(NASA)。

首 先,什么是引力波?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”。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。

下面分享两个优秀的视频,很好地解释了引力波及背后的原理。第一个来自LIGO,第二个则是比较通俗的漫画式讲解。

LIGO科学家的解释:

漫画式通俗解释:

LIGO是什么?

激光干涉引力波观测站Laser Interferometer Gravitational-Wave ObservatoryLIGO是加州理工学院(Caltech)和麻省理工学院(MIT)的合作实验室,现在也有其他的大学参与。实验资金来源于美国国家科学基金会。LIGO是用来寻找宇宙中的引力波,从而可以验证黑洞的存在和检验广义相对论。