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新研究探查引力波永久性记号

2019年12月11日7:40 环球解密

    科学家推理发现引力波具有无限叠加的效果,而且给所到之处的时空留下“永久性的”记号,认为有办法探测到这些记号。

    俄亥俄州大学天体物理学家萨特(Paul M. Sutter)发表在space.com的文章中形象地解释了引力波对时空造成的影响。

    蹦蹦床和引力波

    按照爱因斯坦的相对论,时空不是固定不变的,其中的物质和能量将使其弯曲、延展和变形。因此,从时空的变形情况,可以分析出之前在其中移动的物体的路线。

    科学家发现,时空不仅弯曲和变形,还会振动。就像你站在蹦蹦床上,任何从旁边走过的人都会受你的引力的影响,也得沿着变形的蹦蹦床平面行走。可是如果经过的人离你足够远,他们将不大感觉到你的引力造成的影响。如果你在蹦床上开始跳跃,造成的振动波将传播开来,离你很远的人都能感受到。

    萨特说,时空中引力波的传播也是一个道理,时空中几乎任何事件都会产生引力波,但是由于引力很弱,产生的引力波就更弱,只有能量最强的事件产生的引力波才能被地球上的仪器探测到。

    产生“引力波”的两个合并黑洞源自同一颗恒星

    引力波留下的记号是“永久性”的

    现在的激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座干涉仪(Virgo)探测到了一些大型黑洞合并事件产生的引力波。如此强烈事件的引力波,对地球上物体的影响有多大?按照科学家的计算,大概将物体移动半个原子宽度的距离,包括我们每个人。

    人们可能以为,引力波就像海浪,冲到身上就过去了,影响就消失了。萨特说不是这样的,引力波的效果比海浪复杂得多。

    几乎任何事件都会在时空中产生引力波,从剧烈如黑洞合并、中子星相撞,到细微如人们一挥手的动作,再到引力波的自身。

    随着引力波在时空中的传播,它们自己又激发新的引力波,新的引力波再激发另一层引力波……如此无限扩散,每一层新产生的引力波都更弱,但是科学家认为,这些效果叠加起来将在时空中留下“永远的”记号。

    也就是说,引力波冲击到每个人身上,人体不只是暂时被拉伸或挤压,而是永远地被拉伸了。

    寻找引力波的永久记号

    在这种理论的指引下,最近一个研究组开始寻找探测引力波永久记号的办法。由于这些引力波的记号很微小,太难逐个鉴定,研究人员估计,我们大概能探测到由2000个黑洞合并产生的引力波留下的记号。

    新一代引力波探测器有希望每天能探测到10个这类事件。

    研究者认为,如果这种理论预测是正确的,累计一年的观测数据,一定能找到引力波的永久记号;如果几年后都找不到这样的记号,那就应该检查一下目前对引力的认知,以及理论推导是否有漏洞。

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