探测引力波 人类有哪些重大发现?(图)

2017-11-14 19:39 作者:晨曦 桌面版 正體 0
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两颗相互绕转的白矮星发出引力波的示意图。(NASA)

全球多国科学家同步举行新闻发布会,宣布他们通过激光干涉引力波天文台(LIGO)探测到双中子星合并产生的新型引力波,在世界上引起轰动。这是两年来科学家们第五次探测到引力波信号,也是他们首次从中子星的合并中“看到”并“听到”引力波。

那么,在探测引力波的过程中,人类都有哪些重大发现呢?

人类随时都在被拉伸或压缩

爱因斯坦早在1916年就预测过,当诸如黑洞或中子星之类的庞然大物移动时,应该会在时空中泛起涟漪,从而拉伸或压缩宇宙中的一切物体。随着LIGO在2015年9月对引力波的首次成功探测,科学家们认识到,包括地球和我们身体在内的一切物体都随时在被扭曲。当引力波的来源相距甚远时——正如迄今为止我们探测到的所有情况——我们被扭曲的程度微乎其微,难以察觉。但如果产生引力波的黑洞或中子星离地球较近,我们就能够感觉到,随着这些“宇宙怪兽”的运动,我们的身体会被交替拉伸和压缩。

黑洞是存在的

几十年前我们就知道,黑洞毋庸置疑是存在的。但在使用LIGO之前,人类从未直接观察过黑洞。科学家们只认识到在很多星系中存在着一种超大质量的天体,但因为光子无法从黑洞中逃逸出来,人们也无法确认其存在。LIGO证实了黑洞的存在,同时也证实了它们可以相互围绕运行并合并成为一个更大的黑洞。

重元素的起源

我们知道氢和氦这两种最轻的元素是在大爆炸中形成的,也知道大多数比氦重但比锆轻的元素是由恒星和超新星生成的,但那些质量最大的元素源自何处,人类一直不甚明了。在最近这次引力波的探测中,天文望远镜观测到,在中子星撞击后,有金、铂和铅等元素生成。根据科学家们计算,本次中子星合并产生了相当于10倍地球质量的金。这证实了双中子星合并是宇宙中大部分超重元素的起源。

有关短伽马射线暴

当两个中子星碰撞时,会首先喷射出一波伽马射线暴。LIGO探测到引力波信号几秒钟后,美国航空航天局(NASA)的费米(Fermi)伽马射线太空望远镜也探测到了伽马射线。在过去的十多年中,科学家们曾经看到类似的伽马射线暴,也怀疑其来源于中子星合并,但却无法印证这种猜测。而这次引力波的探测证实了这一点,同时也说明这并非人类首次观察到双中子星合并。因为这意味着,只要我们观察到伽马射线暴,我们就在观察中子星的合并,只不过是此前科学家们无法确定而已。

我们对宇宙的预测正确

迄今为止,我们从引力波中了解到的一切都在先前被广泛模拟并预测过。我们以前几乎准确知道由一对黑洞或中子星的合并会产生引力波。我们知道黑洞理论上是存在的,也大致知道他们如何绕行并碰撞。我们也曾比较确定中子星的撞击会产生重元素和短伽马射线暴。在最近这次探测中,LIGO能够测量宇宙的膨胀,而测量的结果与使用其它方法计算的结果相一致。

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