科學也可以如此靠近

為什麼引力波如此令人振奮?


2017年11月11日06時 今日科學 魔王象
魔王象

幾個星期前,兩個以引力波探測器對應命名的研究小組LIGO和Virgo首次協作,宣布了在時空結構中對這些太空波紋的聯合探測。這些波紋是由高能量的碰撞而產生,同時在這種情況下,並發了一對黑洞合併。

10月16日,這兩個協作研究小組又做出了一項令人振奮的聲明:8月17日,他們操作高倍望遠鏡觀測到遙遠的可見光束,並關聯探測到了引力波。這一次,研究小組觀測的結果是完整而同步的,不是黑洞觀測,而是兩顆中子星——密度極高的恆星殘骸。更準確地說,位於路易斯安那州和華盛頓州的兩個LIGO探測器觀測到了這些太空波紋,而位於義大利比薩市附近的Virgo小組則沒有。這意味著觀測事件發生在了Virgo小組的盲點內,有所收穫的是這有助於地點的確定。

當這一人類歷史性的大突破展現在我們所有人面前時,為什麼這個引力波會如此令人振奮呢?跟非科學從業者有什麼關係?甚至跟普通人又有什麼關係呢?為什麼跟大眾遙不可及的事情我們要欣喜振奮呢?不急,且聽魔王象(mowangxiang)一步一步跟您解疑。

在LIGO探測到引力波不到兩秒後,兩顆軌道探測衛星發現了宇宙中最強大的爆炸,即為伽馬射線暴這次大爆炸起源於NGC

4993星系,這是一個橢圓星系,距離地球大約有1.3億光年遠。利用這套固定的觀測協議來進行有關引力波的探查之後,來自LIGO和Virgo科學研究協作的領導者們通知了世界天文界的各成員,讓他們把頂尖的天文望遠鏡轉到伽馬射線和引力波起源的南方天空區域,在那個方位,天文學家們在浩瀚星空中發現了一種新的光。

對於引力波引起的可見光觀察不同於早期的宇宙波紋例子,其也暗藏著不同的宇宙機制:看不出兩個黑洞合二為一,但是一對中子星互相碰撞是頗具毀滅性的。類似的事件是災難性的,碰撞爆炸帶來的深不可測溫度,爆炸的光線貫穿了整個宇宙。

中子星是恆星的殘骸,當大的恆星變成超新星時,就會導致其核心瓦解。當核心瓦解時,恆星原子的質子和電子會被合併成中子。結果本質上是一個相當於城市規模的緻密中子球,但質量和我們的太陽差不多。中子星物質密度非常大,以至於它的一小顆重量就相當於一座小山的重量。

當兩顆中子星碰撞時,必然會發生兩種結果中的一種,那就是在碰撞時,如果這兩顆恆星足夠小,那麼其結果將是形成一顆更大的中子星。另一種則是,如果兩顆恆星的碰撞合併後的質量超過了臨界值,那麼中子星就會消失在一個黑洞中。

雖然科學家不能確定,但更有可能的結果是形成一個黑洞(第二種結果)。這是因為黑洞的形成通常伴隨著伽馬射線的爆發。如果形成的結果是一顆較大的中子星,那麼碰撞後的碎片就會在之前捕獲伽馬射線。鑒於伽馬暴是被觀測到的,第一種結果被贊同也是有可能的。但現在要確定這兩種方式還為時過早。

阿爾伯特愛因斯坦在1916年預言了引力波的存在,這是他廣義相對論的結果。廣義相對論解釋了引力的作用就如同空間和時間的彎曲一樣。巨大的物體實際上扭曲了宇宙的形狀,並且當這些物體移動時,它們就能在空間中形成波動,以光速傳播,就像小石子被扔進池塘時形成的漣漪一樣。

當軌道上的中子星從引力輻射中失去能量時,其軌道的半徑就會下降並加速。在這兩顆恆星合併之前的最後時刻,它們以接近光速的速度飛行。因為部分中子星質量較低,體積比黑洞大,所以它們比之前觀測到的黑洞合併更遙遠。這意味著,發出的引力波要比先前類似事件中所看到的要小得多。正因為如此,我們的引力波探測器只對離地球更近的中子星碰撞敏感。此外,引力波具有不同的特性。當兩顆中子星合併時,可探測的引力波會持續一分鐘。

合併中子星也是地球上發現的最重的化學元素來源。這一新的天文觀測將揭示其是如何發生的。從這次事件中得到的測量數據證實了黃金、鈾和鉑的形成。很有可能,你或你父母的結婚金戒指就起源於數十億年前兩顆中子星的碰撞合併。

一個可以回答的基礎性問題就是引力波的速度。長久以來被認為是光速最初的測量方法是在2003年當木星在一個遙遠的類星體前經過時,它證實了光和引力以同樣的速度傳播——儘管測量不是很精確。然而,今天的引力波速度的測量則是驚人的,這是對引力速度的決定性測量。

因此,你是否明白了為什麼這個引力波會讓我們如此振奮了,同時也跟地球上所有人息息相關。總結如下:

1.中國科學研究者和高科技天文設備的鼎力支持(看新聞),不止振奮,還非常驕傲!!

2.宇宙中最強大的伽馬射線暴爆炸

3.愛因斯坦預言了引力波

4.刷新了化學元素來源

5.引力波速度決定性的測量

雖然今天的測量是令人振奮的,但最為重要的是要記住這只是一個單一的天文觀測。然而瞪目結舌的是,天文學家們剛剛開始利用這一能力,科學,還任重而道遠。重力波探測器剛開始告訴我們宇宙中一些最猛烈的事件。未來還不知道「它們」會告訴我們人類還有怎樣的壯舉,希望會趣味無窮,有所獲益。

讀而思duersi

1.看完文章,你的收穫是什麼?

2.如果能宇宙穿梭,你最想去哪個星系?

3.你之前是否了解過引力波及其相關科學文化?

4.如果引力波讓你振奮不已,那就來說說你此時的情緒是怎樣的?

文末請留言,我們來一起「遨遊黑洞」……

跟魔王象叔叔一起高聲疾呼:

眾誠為模,必為「魔王」!『樹立社會之楷模,成就文化、藝術的「入魔」者。』

本文由魔王象原創寫作、轉載請註明出處。謝謝您的瀏覽!

請關注騰訊認證的官方微信號:魔王象(ID:mowangxiang)

一本正經的文化、文體、文創乾貨、硬貨和實用貨平台


延伸閱讀

買來的香蕉表皮上有黑色的斑點好不好?

首個抗衰老基因被發現,僅存在於美洲神秘族群,可延

第三次物理學革命,正悄然從中國拉開序幕

愛因斯坦為何在去世前,銷毀了所有關於宇宙真相的手

果園常用有機農藥使用技術


熱門內容

友善連結



APP