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科学家从碰撞星系中拾取冲击波

2023-07-02 21:37:32

当遥远星系中心的超大质量黑洞开始合并时,科学家们从它们的轨道上接收到了冲击波。


这可能是巨型黑洞在相互螺旋缠绕时扭曲空间和时间的第一个直接证据。


该理论认为这就是星系生长的方式。现在天文学家可能很快就能看到它的发生。


这些扭曲在整个宇宙中一直在发生。


这一发现有可能永远改变天文学家对宇宙的看法。


“它可以告诉我们爱因斯坦的引力理论是否错误;它可以告诉我们暗物质和暗能量(构成宇宙大部分的神秘物质)到底是什么;它可以为我们提供一个了解新事物的新窗口。物理学理论。”


进一步的研究可能会对超大质量黑洞在所有星系演化中所扮演的角色提供新的见解。


研究人员相信所有星系的中心都存在巨大的黑洞,并且它们在数十亿年的时间里不断生长。但到目前为止,这一切都只是理论上的。


我们知道超大质量黑洞在那里,只是不知道它们是如何到达那里的。一种可能性是较小的黑洞合并,但几乎没有观测证据证明这一点。


但是通过这些新的观察,我们可以第一次看到这样的合并。这将直接告诉我们最大质量的黑洞是如何形成的。


这些观测是通过研究来自被称为脉冲星的死亡恒星的信号来进行的。它们以极其精确的间隔旋转并发出无线电信号。


研究人员发现,这些信号到达地球的速度比应有的速度稍快或稍慢。他们表示,时间扭曲与宇宙中超大质量黑洞合并产生的引力波一致。


引力波携带着“宇宙中一些最保守的秘密”的信息。


新发现的引力波与迄今为止检测到的引力波不同。那些早期的波是由更小的、恒星大小的黑洞相互碰撞引起的。


最新研究中描述的这种类型被认为来自质量数亿倍的黑洞,当它们越来越接近时,它们会相互螺旋式压缩。


它们的引力剧变是如此强大,以至于扭曲了时间和空间——这个过程可以持续数十亿年,直到超大质量黑洞最终合并。


科学家之前发现的引力波可以被认为是短暂的隆隆声,而新的引力波类似于我们周围一直存在的背景嗡嗡声。


他们的下一步是进行更多读数并结合观察结果。随着进一步的进展,另一个目标是能够发现单独的超大质量黑洞对——假设它们是黑洞的源头。


引力波也可能是由其他令人兴奋的现象引起的,例如有史以来第一个黑洞,或者称为宇宙弦的奇异结构,这两者都可以被认为是宇宙生长的种子。


什么是引力波?

重力是我们日常生活中的一种恒定的力量。如果你松开杯子,每次你松开杯子,它都会掉落并砸在地上。但在太空中,重力并不会保持不变。如果发生突然的灾难性事件(例如黑洞碰撞),它可能会发生变化。


这一事件是如此灾难性,以至于空间和时间本身都被扭曲,并且在整个宇宙中激起涟漪——就像一块鹅卵石掉入池塘时所发生的那样。


就引力波而言,宇宙中的一切——恒星、行星甚至我们——都是水。当涟漪从我们身上掠过时,一切都被挤压、拉伸,然后被轻微地压扁、压平。就像在池塘里一样,涟漪很快变小并消失。


2015年首次直接探测到恒星大小黑洞合并产生的引力波。非常灵敏的激光系统测量了碰撞前最后时刻产生的波纹。


对于来自螺旋状超大质量黑洞的波类型,脉冲星方法正在拾取最终结合前数十亿年产生的涟漪。


这类似于将鹅卵石连续不断地扔进池塘。由于合并发生在整个空间,因此信号听起来很刺耳。


科学家必须首先证实他们的观察结果。没有一个研究小组的数据能够通过错误率低于百万分之一的黄金标准,而这通常是结论性证据所必需的——尽管综合起来,各个团队的结果无疑是令人信服的。





源:BBC


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