黑洞合并產(chǎn)生的引力波有助于檢驗廣義相對論

2025-12-12 03:54:21 分類：知識 閱讀(3)

模擬顯示了兩個黑洞的合并。(圖片鳴謝:uux.cn/SXS(模擬極端時空)項目)
（神秘的產(chǎn)生地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了源于黑洞合并事件的引力波，這表明產(chǎn)生的引對論鎮(zhèn)江美女包養(yǎng)（電話微信180-4582-8235）提供頂級外圍女上門，可滿足你的一切要求黑洞穩(wěn)定地形成了一個穩(wěn)定的球形。這些波也揭示了組合黑洞可能比先前認(rèn)為的力波要大得多。
當(dāng)2019年5月21日首次探測到被稱為GW190521的有助于檢驗廣義相引力波事件時，人們認(rèn)為它來自兩個黑洞的黑洞合并合并，一個質(zhì)量相當(dāng)于85個太陽，產(chǎn)生另一個質(zhì)量相當(dāng)于約66個太陽。引對論科學(xué)家認(rèn)為合并因此產(chǎn)生了大約142個太陽質(zhì)量的力波子黑洞。
然而，有助于檢驗廣義相最新研究的黑洞合并來自合并產(chǎn)生的黑洞的時空振動，隨著空洞分解成適當(dāng)?shù)漠a(chǎn)生鎮(zhèn)江美女包養(yǎng)（電話微信180-4582-8235）提供頂級外圍女上門，可滿足你的一切要求球形，向外波動，引對論似乎表明它比最初預(yù)測的力波更大。根據(jù)計算，有助于檢驗廣義相它的質(zhì)量應(yīng)該是太陽的250倍，而不是142個太陽質(zhì)量。
這些結(jié)果最終可以幫助科學(xué)家更好地檢驗廣義相對論，這是阿爾伯特·愛因斯坦1915年提出的引力理論，首次引入了引力波和黑洞的概念。“我們真的在探索一個新的領(lǐng)域，”加州大學(xué)的理論物理學(xué)家史蒂文·吉丁斯在一份聲明中說。
引力波和廣義相對論
廣義相對論預(yù)測，具有質(zhì)量的物體會扭曲空間和時間的結(jié)構(gòu)——統(tǒng)一為一個單一的四維實體，稱為“時空”——我們所感知的“引力”來自曲率本身。
就像放在拉伸橡膠片上的保齡球會比網(wǎng)球造成更大的“凹痕”一樣，黑洞會比恒星造成更大的時空彎曲，恒星會比行星造成更大的彎曲。事實上，在廣義相對論中，黑洞是一個密度如此之大的物質(zhì)點，它導(dǎo)致時空彎曲如此之大，以至于在一個稱為事件視界的邊界上，甚至連光都無法以足夠快的速度逃離向內(nèi)的凹陷。
然而，這并不是廣義相對論唯一的革命性預(yù)測。愛因斯坦還預(yù)測，當(dāng)物體加速時，它們會使時空結(jié)構(gòu)產(chǎn)生被稱為引力波的漣漪。同樣，涉及的物體質(zhì)量越大，這種現(xiàn)象就越極端。這意味著，當(dāng)像黑洞這樣的致密天體圍繞著彼此旋轉(zhuǎn)，由于它們的圓周運動而不斷加速時，時空就像一個被敲響的鐘一樣圍繞著它們，伴隨著引力波嗡嗡作響。
時空中的這些波紋帶走了螺旋黑洞的角動量，這反過來導(dǎo)致黑洞的相互軌道收緊，將它們拉在一起，增加了發(fā)射的引力波的頻率。黑洞越來越近，最終合并，產(chǎn)生了一個子黑洞，并發(fā)出高頻引力波“唧唧”聲，在宇宙中回蕩。
但是關(guān)于引力波，愛因斯坦犯了一個錯誤。這位偉大的物理學(xué)家認(rèn)為，時空中的這些漣漪會非常微弱，以至于在穿越宇宙數(shù)百萬甚至數(shù)十億光年后，它們永遠(yuǎn)不會在地球上被檢測到。
然而，2015年9月，位于華盛頓州和路易斯安那州的激光干涉引力波天文臺(LIGO)的雙探測器顯示愛因斯坦是不正確的。他們探測到GW150914，這是與位于約13億光年外的黑洞合并有關(guān)的引力波。引力波信號是通過LIGO 2.5英里(4公里)長的激光臂的長度變化檢測到的，相當(dāng)于一個質(zhì)子寬度的千分之一。
值得注意的是，自那以后，LIGO和它的引力波探測器伙伴，意大利的Virgo和日本的KAGRA，已經(jīng)探測到了更多這樣的事件，達(dá)到了每周探測一次引力波事件的地步。雖然，即使在這個引力波探測的聚寶盆中，GW190521也很突出。
一個特殊的引力波事件

模擬黑洞合并事件，創(chuàng)造了一個質(zhì)量為太陽250倍的黑洞。(圖片鳴謝:uux.cn/Virgo處女座)
GW190521信號背后的兩個黑洞的合并頻率非常低，只有在黑洞的最后兩個軌道期間，頻率才變得足夠高，達(dá)到LIGO和處女座的靈敏度極限。
這項新調(diào)查背后的團(tuán)隊——不屬于Virgo處女座合作的一部分——想知道這些黑洞的暴力碰撞和合并的信息可能被鎖定在這個信號中。
他們發(fā)現(xiàn)，黑洞碰撞的瞬間，產(chǎn)生的黑洞具有不平衡的形狀。黑洞只有在呈球形時才是穩(wěn)定的，這意味著在合并的幾毫秒內(nèi)，子黑洞將不得不呈現(xiàn)球形。
正如鐘的形狀決定了它響起的頻率一樣，該團(tuán)隊表示，隨著這個新黑洞改變形狀并穩(wěn)定下來，它發(fā)出的引力波的頻率也發(fā)生了變化。這些所謂的“環(huán)降”引力波包含了關(guān)于子黑洞質(zhì)量的信息，以及它的旋轉(zhuǎn)速度。
這意味著這種合并產(chǎn)生的環(huán)降引力波為科學(xué)家提供了一種測量合并黑洞屬性的替代方法，這與使用螺旋過程中產(chǎn)生的引力波的傳統(tǒng)方法形成了對比。
研究小組在引力波信號GW190521中發(fā)現(xiàn)了兩個獨立的衰蕩頻率，當(dāng)把它們放在一起考慮時，產(chǎn)生的黑洞的質(zhì)量是250個太陽質(zhì)量。這意味著它比用螺旋引力波估計的要大得多。對這些衰蕩引力波的探測甚至讓這些發(fā)現(xiàn)背后的團(tuán)隊都感到震驚。
“我從來沒有想過我會在有生之年看到這樣的測量，”該研究的合著者、拉德布大學(xué)的物理學(xué)家巴德里·克里希南說。
該小組的研究詳細(xì)發(fā)表在11月28日的《物理評論快報》上。