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历史性的消息

时间:2022-01-31 百科知识 版权反馈
【摘要】:2016年2月11日,LIGO和VIRGO团队共同宣布了历史性的消息:2015年9月14日两支团队成功探测到了引力波GW150914。但引力波的发射带走了能量,于是轨道持续收紧直到碰撞发生。要指出的是引力波由引力产生,但它本身也产生引力,这就解释了这一相互作用的非线性特征,正如广义相对论对它的描述。这首先是对爱因斯坦理论和引力波存在的确认。这的确是一个新型天文学的诞生,引力波天文学!
历史性的消息_海滩上的爱因斯坦

2016年2月11日,LIGO和VIRGO团队共同宣布了历史性的消息:2015年9月14日两支团队成功探测到了引力波GW150914。记录到的信号非常完美地重现了与一个事件相符的计算结果:一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞的相遇和融合。这个过程非常激烈,让人们在距事件发生地点400Mpc(百万秒差距),即13亿光年以外也能得知。

两个黑洞首先是相互在对方的轨道之上的。但引力波的发射带走了能量,于是轨道持续收紧直到碰撞发生。碰撞引起了合并,使得两个黑洞成为了唯一的黑洞。它的质量(62倍太阳质量)比最初两个黑洞的质量之和小,这一质量差对应的正是引力波释放的能量——一次对质量和能量关系等式E=mc2的完美诠释!

正如法国物理学家蒂博·达穆尔(他是最早对这种现象进行计算的几个人之一)宣布的,“观测到的(现象)对应的是非常短暂的一个瞬间,一眨眼……”两个黑洞相互围绕旋转已经有几亿年,而我们记录了合并之前最后的两个十分之一秒,最后的轨道以及最终的融合——通过一个旅行了十几亿年才到达我们这里的信号。要指出的是引力波由引力产生,但它本身也产生引力,这就解释了这一相互作用的非线性特征(它给计算增加了非常大的难度),正如广义相对论对它的描述。

这次探测成功备受期待。这首先是对爱因斯坦理论和引力波存在的确认。对此持怀疑态度的人不多,但是直接探测成功仍然更有说服力。探测同样也确认了黑洞的存在——这也许才是最重要的,此前我们只有间接的证据。这里,观测到的信号显示了黑洞独有的特性,它的存在以一种更直接的方式得到了证明。让人惊讶的是黑洞的质量如此之大:人们预期X射线的源头中应该没有超过15倍太阳质量的天体,如此大质量的黑洞应该是很罕见的,但这第一次探测就发现了两个!这样大质量的黑洞不可能来自两个不超过3倍太阳质量的中子星的融合。它们应该是一个至少100倍太阳质量的恒星爆发(超新星)的结果(只有恒星的中心坍缩才能形成黑洞)。很快研究者宣布了第二次探测发现:两个分别为14倍和7倍太阳质量的黑洞合并成一个21倍太阳质量的黑洞。这一切让我们重新审视我们关于恒星形成和演化的理论,因为之前我们认为这样大质量的恒星非常罕见。这的确是一个新型天文学的诞生,引力波天文学!

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