30億年前一場用時0.1秒的宇宙大事件 再證明愛因斯坦的預言

物理 愛因斯坦 宇宙 天文 星河路 2017-06-05

2017年1月4日上午5點12分左右,位於美國華盛頓的激光干涉引力波天文臺(LIGO)收到了一個難以察覺的信號,科學家們在經過分析後,確定其為引力波——一種跨越時空曲率的能量波動。依據發現日期被命名為GW170104,它是LIGO勘探到的第三次引力波事情。

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雙黑洞合併模擬圖

愛因斯坦曾在廣義相對論中預言了引力波的存在,即物體加速運動時給宇宙時空帶來的擾動,也可形象的稱其為時空彎曲中的漣漪。一百多年來,科學界一直在苦苦探尋引力波,皇天不負苦心人,科學家終於多次直接探測到了引力波。

這次由 LIGO 捕獲的信號持續時間不到十分之二秒,接收到的信號被轉換成音頻頻帶後,呈現出一種類似向上掃描的啁啾聲,這是典型的“雙黑洞合併”時的特徵。

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圖中的兩個黑球表示即將合併的兩個黑洞

這場合併發生在距離我們30億光年的地方。自事件發生起,在宇宙間經過了將近30億年的傳播,才最終抵達我們的地球。

根據科學家的研究分析,在合併之前,兩個黑洞的質量分別為31.2和19.4個太陽質量,合併後產生了一個48.7太陽質量的黑洞。黑洞合併的一瞬間,以引力波的形式釋放出了近2個太陽質量的能量。

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黑洞在合併過程中造成的時空漣漪

依據愛因斯坦的質能方程式,可以推算出那一刻所產生的能量要比整個宇宙中所有恆星釋放出來的能量之和多幾十倍。

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/敲黑板 /敲黑板,劃重點啦!

在LIGO探測到黑洞之前,單純從理論的角度計算,宇宙中很難產生高於20個太陽質量的黑洞。從觀測角度看,我們在電磁波段看到的最大質量黑洞也只有15個太陽質量,所以人們通常認為,更高質量黑洞在宇宙中是不存在的。

然而,LIGO接二連三的給了我們一個驚喜!

如果你還記得的話,之前的兩次黑洞合併,最後形成的黑洞的質量分別62(第一次)和21(第二次)個太陽質量。在這次探測中,人類又發現了49個太陽質量的黑洞,進一步確認了更高質量黑洞的存在。

/敲黑板 /敲黑板,劃重點啦!

在LIGO探測到黑洞之前,單純從理論的角度計算,宇宙中很難產生高於20個太陽質量的黑洞。從觀測角度看,我們在電磁波段看到的最大質量黑洞也只有15個太陽質量,所以人們通常認為,更高質量黑洞在宇宙中是不存在的。

然而,LIGO接二連三的給了我們一個驚喜!

如果你還記得的話,之前的兩次黑洞合併,最後形成的黑洞的質量分別62(第一次)和21(第二次)個太陽質量。在這次探測中,人類又發現了49個太陽質量的黑洞,進一步確認了更高質量黑洞的存在。

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通過這次新的檢測發現,科學家再次證實了愛因斯坦的廣義相對論,合併黑洞的行為符合愛因斯坦對引力效應的預測,更大質量的黑洞的的確確存在於我們的宇宙之中。

在引力波這個新窗口中,我們不再是以電磁場、物質粒子作為觀察宇宙的憑藉——現在,我們能感受的,是時空本身的顫動!

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