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十亿光年外的信号二十毫秒的动摇却是划时代的巨响

2020-01-17 18:29:48  阅读:8578+ 作者:责任编辑。王凤仪0768

图解:激光干与引力波地理台引力波观测发布会截图。图源:LIGO

激光干与引力波地理台(LIGO)首席研究员大卫·瑞兹宣告了一个严重发现:“各位,咱们勘探到引力波了。”近13亿光年外,有两个质量30倍于太阳的黑洞交融了,回旋扭转交互构成一个更大的黑洞,这个新的黑洞的质量大约是太阳的60倍。这些黑洞以及它们交融的进程,包含了巨大的引力场,巨大质量的物体在这样的引力场中快速地移动,这进程自身就在空间结构中发生了“涟漪”。这些“涟漪”在太空中以光速传达,一段时间后就抵达了咱们的勘探仪,“逗留”了几分之一秒的瞬间。但多亏了和LIGO的协作,这一瞬间已足以让咱们勘探到它们,咱们的两个勘探仪(别离坐落华盛顿和路易斯安那洲)勘探到了相同的信号,这个信号与模型猜测成果准确符合。

图解:双黑洞交融观测波形。图源:B.P.Abbott等

在咱们勘探到信号的20毫秒内,引力波输出的功率比其时整个可见的世界中一切闪烁的恒星输出的功率总和还要高。假如咱们比照两颗未交融的黑洞质量总和以及它们完结交融之后构成新黑洞的质量,咱们会发现两者并不持平,这是怎么回事呢?

等三倍太阳质量——相当于太阳质量的三倍或地球质量的100万倍——按照爱因斯坦的公式E=mc^2转化成了纯能量。但不同于星光,这种转化并不是转化为电磁辐射,而是转化成了引力辐射,这也是咱们初次观测到这样的转化。咱们的勘探方法无疑是无与伦比的。爱因斯坦的理论猜测这种引力辐射会以一种可猜测的形式螺旋向外,制造出一种特别的震荡波使得“涟漪”在太空中传达。

图源:R. Hurt - Caltech/JPL

当“涟漪”经过包含地球在内的任何一个物体时,它会使这个物体先后向着不同的方向缩短或胀大。所以就像这个空间里会存在的任何物体相同,在这种波的效果下,地球会发生必定的“摇晃”。

经过在两个不同方向的两个不同方位结构两条相互笔直的射线,咱们咱们能够测量到这两个相互笔直的方向上途径长度十分细小的改变。这便是LIGO所运用的绝妙的设备,这个设备能够准确定位并衡量“涟漪“在太空中传达的方法,而这些信息能够在必定程度上协助咱们窥视世界的奥妙,了解世界的现状。

很多的理论模型初步解说这个现象。广义相对论是极难核算的,因而咱们应该十分先进的数理手法来测算咱们或许观察到的现象。有一个被核算得十分好的模型——LIGO对此模型十分灵敏而且每年会猜测2-4个——是针对两个质量相似、轨迹挨近并螺旋向内的黑洞的。这是模型猜测的成果。

图解:双黑洞交融观测模型。图源:B.P.Abbott等

它们体现怎么?说实话,白璧无瑕。

而咱们初次观测到的,不单单是爱因斯坦广义相对论的最巨大的预言之一,尽管咱们确实验证了这点。也不单单是咱们在引力波地理学上迈出的第一步,尽管毫无疑问的,LIGO会在往后的日子里观测到更多相似的信号;关于地理学来说,这项打破就好像伽利略创造望远镜那样令人振奋不已,由于咱们总算能够从一个新的视角去探究世界。咱们此次最大的收成是咱们总算初次勘探到了两个正在交融的黑洞,检测了它们的物理情况,找到了很多爱因斯坦理论的现实根据,并逼真地观测到了发生在超越十亿光年之外的悠远世界中的现象。

图解:激光干与引力波地理台引力波观测发布会截图。图源:LIGO

有了第一次就很或许有更屡次。这是具有严重意义的一步,但也仅仅标志了一个杰出的初步。现在世界正在以一种全新的方法向人类展示出来,而咱们初次对存在于一切空间的最极点引力情况进行了检测。这是科学的巨大时间,更是咱们活着的每个人的精彩瞬间!

参考资料

1.WJ百科全书

2.地理学名词

3. Ethan Siegel Senior Contributor- Mona

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