重力波大突破 人類感觸宇宙重組的聲與光

根據愛因斯坦的廣義相對論,黑洞碰撞會造成時空彎曲——重力波。(視頻截圖)

【新唐人亞太台 2017 年 10 月 17 日訊】在距離地球1.3億光年之遠,兩顆中子星越走越近,在最終猛然碰撞合併的一刻,兩個舊的中子星消失了、一個新的生命誕生了,同時發出一波波的宇宙時空漣漪。這一幕,發生在地球時間今年8月17日。

美國激光干涉儀重力波(引力波)天文台(LIGO)週一(10月16日)宣布,今年8月探測到由雙中子星合併產生的新型重力波。這是人類首次探測到雙中子星合併產生的重力波,同時也是人類第一次觀測到來自同一個天文事件的重力波和電磁波,這再次證實了愛因斯坦相對論中的觀點。

在星體新舊交替的激烈互動中,其中一小部分時空漣漪(重力波)在宇宙間不斷穿越,經過1.3億光年的旅行,終於到達地球。在地球一端等待的科學家,接收到儀器頻段內的重力波的局部殘痕,讓他們驚喜交加。中星子在宇宙中多次重組,但今天的人類在沒有電磁波望遠鏡和重力波探測器之前,好比聾子和瞎子,既看不到也聽不到。

當時在加州聖克魯斯分校由天文學家瑞恩.福利(Ryan Foley)領導的團隊,正在緊張地觀測這次碰撞,只見一道明亮的藍光在碰撞過程中迅速褪變成紅色,他們立刻拍攝了快照。

「看到這道光時,你的心情會非常複雜,感到幸福、快樂、然後竟是絕望,你可以感受到整個世界之重。」福利說。

什麼是重力波

用通俗的方法解釋重力波,就像一個池塘中投下一枚石子所引起的漣漪,只不過,重力波是時空的漣漪。也就是說,如果宇宙中發揮劇烈變化,如恆星爆炸、黑洞碰撞,都會產生重力波。

這一研究是由美國「激光干涉重力波天文台」(LIGO)和歐洲「處女座」(Virgo)重力波探測器領銜,與全球其它70個地面及空間望遠鏡共同完成的。

科學家的研究結果發表在《物理評論快訊》(Physical Review Letters)期刊上,由LIGO-Virgo和其他天文學家合作撰寫的系列相關論文也已經被《天體物理雜誌快訊》(Astrophysical Journal Letters)和《自然》(Nature)期刊接受。

新型引力波的三個突破

首先,這是人類首次從中子星的合併中探測到重力波,自從2015年9月14日科學家首次探測到重力波信號以來,科學家陸陸續續探測到四次重力波信號,但都是來自兩個黑洞的合併。這次則是來自兩顆中子星的合併。兩顆中子星質量分別為太陽質量的1.1倍以及1.6倍,距離地球大約1.3億光年。

LIGO項目組成員、美利堅大學天體物理學家格雷戈里.哈里表示,此前觀測到的重力波均來自黑洞。黑洞完全由扭曲時空構成,本質上沒有物質,而中子星卻是一個切實星體,因此能深入了解核物質的行為。

其次,這次人類首次觀測到重力波及其伴隨的電磁信號,電磁波就是光。通俗地說,前四次發現的重力波都是「聽到」的,且持續時間短暫得不到一秒,雖然中子星合併產生的信號能持續一分鐘,但人類看不到重力波到底是什麼「模樣」。第五次新發現的重力波,不僅「聽到」了,還能用天文望遠鏡確確實實地「看到」了。

再次,科學家證實了中子星合併時產生大量重元素。通過這次簡單劇烈的碰撞和重組,科學家還發現這個過程中產生了大量的重元素。

「打開一扇觀察宇宙的窗戶」

人類此次發現新型重力波具有重大意義。中子星比黑洞質量小,產生的重力波能量更小,信號衰變時間更長。因此探測中子星合併產生的重力波信號,不僅能更精準地驗證愛因斯坦相對論對重力波的預測,還能為研究中子星的起源提供更多的線索。

此外,以前天文學家只能藉由電磁波進行觀測,但很多物質靠電磁波觀測是看不到的。現在測到重力波之後,可以藉由重力波觀測天體,比如黑洞、暗物質等,研究宇宙早期的結構和演化。

美國西北大學(Northwestern University)的天文學家拉爾遜(Shane Larson)表示,重力波天文觀測不是普通的天文望遠鏡觀測方法,可以為人們打開一扇觀測宇宙的窗戶。

(影片擷取自YouTube,若遭移除請見諒)

 

(轉自大紀元)

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