万理PKT 25-09-11 11:43
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天文学家获得迄今为止对两个合并黑洞的最佳观测
两个黑洞的合并是一个重大事件,它揭示了科学界已知的最狂野、最极端的空间、时间和引力配置。
研究人员现在通过探测时空涟漪(即引力波)对此类事件进行了迄今为止最深入的观察,这一观测结果为爱因斯坦和霍金的假设提供了强有力的支持。
此次碰撞发生在距离地球13亿光年的银河系外的一个星系中,涉及两个黑洞——一个质量约为太阳的34倍,另一个约为太阳的32倍。它们以接近光速的速度相互绕行,在几分之一秒内合并,留下一个质量约为太阳63倍、转速约为每秒100转的黑洞。
黑洞是密度极高的天体,其引力强大到连光都无法逃脱。
此次合并释放出巨大的能量,并以引力波的形式向外辐射,其能量相当于粉碎三颗太阳大小的恒星。
1月14日,美国国家科学基金会激光干涉引力波天文台(LIGO)位于华盛顿州汉福德和路易斯安那州利文斯顿的研究站探测到了这些引力波。
引力波从源头向外传播,就像池塘里的涟漪。
在这里,池塘就是时空,即结合了空间三维(高度、宽度和长度)和时间维度的四维结构。
哥伦比亚大学和 Flatiron 研究所的天体物理学家马克西米利亚诺·伊西 :“感谢阿尔伯特·爱因斯坦,我们知道空间和时间是相互交织的,最好将其视为单一实体——时空——的各个方面。”
伊西是周三发表在《物理评论快报》上的这项研究的负责人之一。
“例如,这表现为时间流动的速度根据你所在的位置而不同:靠近像黑洞这样的重物体,时间流动的速度比距离较远的人要慢,因此靠近黑洞的人衰老的速度会更慢。”
研究人员分析了探测到的引力波频率,以辨别合并前后黑洞的基本特征。
虽然这些频率并非声波,但研究人员将其比作钟声。
“这就像试图通过敲击钟声来判断钟是由什么制成的一样。”
例如,大铁钟和小铝钟发出的声音不同。
研究人员根据引力波频率所获得的知识,验证了2018 年去世的霍金提出的关于黑洞的科学理解的基本原则。
霍金假设,黑洞的总表面积——确切地说是事件视界(任何物质都无法逃脱的边界)的表面积——应该永远不会减小。他的假设意味着,合并产生的单个黑洞的表面积应该超过合并的两个黑洞的表面积之和。
此次合并完全符合预期。
碰撞前,两个黑洞的总表面积约为240,000平方公里,合并产生的单个黑洞的表面积约为400,000平方公里。(超过……之和)
这些观测还提供了迄今为止最直接的证据,证明黑洞是爱因斯坦广义相对论中预见的矛盾的简单物体,该理论认为引力是由质量和能量引起的时空曲率造成的。
这一发现证实了爱因斯坦提出的黑洞简单性理论——即仅根据黑洞的质量和自旋就能完全理解黑洞——这是数学家罗伊·克尔在 1963 年提出的理论。
引力波测量是在极短的时间内获得的——观测到两个黑洞以螺旋状向内靠近的持续时间约为200毫秒,而合并后黑洞的信号则在约10毫秒内被测量到。
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首先,是技术进步。
2015年发现引力波——当年科学大事,证实这东西确实存在。
那么就有资金去注入,用于发现更多引力波。
10年之后,技术发展到,观测分辨率比十年前提高了四倍——所以才能观测到这次合并事件:你得先发现引力波(黑洞接近过程不断发射),然后溯源到这两个黑洞,然后持续地盯着它们,直到你看到它们合并……
多么激动人心的时刻。(虽然因为光速的问题,你是在观测13亿年之前发生的事,但没办法,我们跟邻居们就是这个距离:光年)
这就是:相信的力量——你相信爱因斯坦,你用一百年的时间去验证他的理论,最终你验证了。
认知低的人就是什么都不相信,摆个爱因斯坦在旁边也不会相信,所以我特别讨厌“习惯性否定”的人,都是认知低。
图是艺术家创作的一个黑洞飞向另一个黑洞的画面,很浪漫的想象:飞向你的宇宙伴侣……而不是吞噬,被捕捉,或者什么别的形容,这个浪漫解释也令人愉悦。
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发布于 北京