根据《天体物理学杂志快报》(The Astrophysical Journal Letters)刊载的一项新研究,天文学家有了重磅发现,第一次探测到了黑洞和中子星的碰撞所释放出的引力波,最远来自于10亿光年之外,再一次证明了爱因斯坦百年前的预言。
那麽,引力波是什麽?爱因斯坦又是如何预言的?这次的最新发现又有什麽特别之处?
在牛顿之后,爱因斯坦在1915年创立了广义相对论,从完全不同的角度来解释引力。爱因斯坦认为,有质量的物体会把原来平坦的空间压弯,在弯曲空间中,物体之间有相互靠近的趋势,从而表现出引力效应。
在广义相对论诞生100年后,天文学家终于首次直接发现了引力波,由两个黑洞碰撞所产生。该发现也证明,引力波的传播速度也是光速。到了2018年,天文学家首次直接捕捉到了黑洞照片,这进一步证实了广义相对论。
探测引力波的装置是一种镭射干涉仪,有著两条互相垂直的等长干涉臂。当引力波经过探测器时,引起了时空的波动,导致一条干涉臂被拉长,另一条干涉臂被压缩,当一束被分离的镭射穿过两条干涉臂时,由于光程发生变化,将会探测到引力波的存在。
凭藉著强大的LIGO以及原理类似的室女座干涉仪(Virgo),天文学家先后探测了远在数亿、数十亿光年外的黑洞合併产生的引力波。此后,这些引力波探测器又发现了两个中子星合併所释放出的引力波。
第一次是GW200105,来自于一个质量为太阳8.9倍的黑洞和一个质量为太阳1.9倍的中子星碰撞。该信号源位于9亿光年之外,这意味著此次碰撞事件发生在9亿年前,引力波经过9亿年的时间才到达地球。
在探测到这两起引力波事件之后,天文学家马上通过各种波段的天文望远镜来观测这两片天区,结果并没有发现任何的电磁波信号。这与双中子星的合併不同,两颗中子星碰撞时,将会合成出大量的金、铂等元素,也会释放出强烈的电磁波。
在这两次引力波事件中,无论是黑洞,还是中子星,它们的前身都是质量在太阳8倍以上的大质量恒星。这些恒星快速耗尽燃料后,将会爆发成闪耀宇宙的超新星,核心部分将会被自身重力强烈压缩成黑洞和中子星。
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