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陈根,科学检测引力余波,柔和的涟漪也应该遍及宇宙

发布时间:2021-01-16 11:34编辑:小狐阅读: 242次 手机阅读

文/陈根

引力波是发生在空间和时间极端结构中的扭曲,通常在黑洞和/或中子星之间的碰撞中产生。一个世纪前,广义相对论首次对这种波进行了预言,但直到2017年,它才被一项名为激光干涉仪引力波天文台(LIGO)实验的科学家首次直接探测到。

首次探究到的引力波相当于一次猛烈而短暂的。引力波往往来自于宇宙中的最大能量事件,但当这些波到达地球时,实际上也只是在非常小的范围内扭曲了现实,大约是质子宽度的千分之一。

尽管人类探测到的引力波就像时空海洋中的海啸,但科学家们相信,柔和的涟漪也应该遍及宇宙。现在,来自美国和加拿大的北美纳赫兹引力波观测站(NANOGrav)的科学家们则利用一个“星系大小”的空间观测站,从引力波或穿过宇宙并扭曲时空结构本身的涟漪中,找到了可能的独特信号的线索

事实上,13年来,NANOGrav的研究人员对遍布银河系的几十颗脉冲星发出的光进行了深入研究,试图探测“引力波背景”即科学家所说的持续不断地冲刷地球的引力辐射通量。

陈根,科学检测引力余波,柔和的涟漪也应该遍及宇宙(图1)

NANOGrav团队对来自银河系的45颗脉冲星进行了13年的观测。其中,脉冲星是一种快速旋转的恒星,其辐射束以可预测的脉冲在地球上空摆动,其周期能在上亿年间保持稳定。但就像LIGO的激光一样,引力波经过时应该会拉伸和挤压它们发出的光,而这可能会让天文学家探测到低频引力波背景

研究人员表示,探测到这种背景噪音将是一项重大的科学成就,这些引力波背景的初步迹象表明,超大质量黑洞很可能确实已经合并,这为了解宇宙运行方式打开了一扇新的窗口。显然,这些波的发现可以给科学家们新的工具,以研究许多星系中心的超大质量黑洞是如何随时间合并的。

本文相关词条概念解析:

引力波

引力波是时空曲率的扰动以行进波的形式向外传递的一种方式,是这些波从星体或星系中辐射出来的现象。是由于空间质量和速度的变化导致空间产生的波动。电荷被加速时会发出电磁辐射,同样有质量的物体被加速时就会发出引力辐射,这是广义相对论的一项重要预言。引力波与流体力学中的重力波很相似,当液体表面或内部液团由于密度差异离开原来位置,在重力和浮力的综合作用下,液团会处于上下振动以达到平衡的状态,即产生波动。LIGO在2016年2月11日宣布:探测到引力波的存在。爱因斯坦广义相对论实验验证中最后一块缺失的“拼图”被填补了。当两个黑洞于约13亿年前碰撞,两个巨大质量结合所传送出的扰动,于2015年9月14日抵达地球,被地球上的精密仪器侦测到,证实了爱因斯坦100年前所做的预测。2017年10月16日,全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布人类第一次直接探测到来自双中子星合并的引力波,并同时“看到”这一壮观宇宙事件发出的电磁信号。2017年12月,引力波入选2017十大天文事件。入选“汉语盘点2017”活动年度候选字词五大候选国际词。

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