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科学家发现引力波

 0璇玑玉衡0 2016-04-15

协作译者:幕白

据称,天文学家首次直接发现了引力波,并且证实了一百年前阿尔伯特爱因斯坦的预言。美国LIGO-观测站的天体物理学家在华盛顿发表了这一有望获得诺贝尔奖的发现。在此次研究中,德国科学家也参与其中。

当巨大的物体(如星球)被加速,并且压缩和拉伸宇宙空间时,就会产生引力波。它以光速传播并且使得空间扭曲——就像被投入水里的石子在水面激起的波纹一样。这个位于美国的特殊的观测站LIGO接受到了两个来自互相融合的黑洞的信号。

“这个证据不仅可以证明引力波的存在,而且还意味着天文学进入了一个新的时代,”科学家如是说。该发现可以与伽利略在十七世纪第一次使用望远镜望向天空相媲美。

据报道,在9月14日时,两台分别位于美国路易斯安那州和华盛顿州的LOGO观测站的激光探测器探测到了引力波。

引力波是属于爱因斯坦在广义相对论中的推测。每一个被加速的物体——包括在红绿灯处起步的汽车司机——也在向外辐射引力波。物体的质量越大,所辐射的引力波就越强。然而在通常情况下引力波是很小的,以至于爱因斯坦也不相信人类可以将其探测到。

旷日持久的探索终于结束

50年以来,物理学家们一直在寻找一个可以直接证明引力波存在的证据。而在此之前所有曾被猜测成功的报告都是经不起推敲的。尽管如此,依然没有人会怀疑引力波的存在:1974年,两个美国天文学家拉塞尔·赫尔斯和约瑟夫·泰勒在两个单独的中子星中发现了一个相互紧密环绕的双系统。它们的公转周期在缓慢的减少,可以被 引力波产生的能量损失而诠释。由于这个间接证据,他们在1993年获得了诺贝尔物理学奖

第一个直接证据是由两个位于利文斯顿和汉福德的LIGO-测量站(激光干涉-引力波-观测站)成功发现的。“我们看到了两个黑洞在融合前的最后四个周期,”波茨坦和汉诺威的马克斯-普兰克-引力物理研究所的执行负责人布鲁斯·艾伦说。该研究所不仅参与了此项研究,而且在LIGO的技术方面做出贡献。

通过几个月的分析,测量结果的真实性得到了确认。据分析,两个黑洞的融合发生位于南部天空剑鱼座方向的13亿光年远处,卡斯滕·达茨曼解释道,汉诺威的马克斯-普朗克-引力物理研究所的负责人也如此认为。一光年是指光在一年中经过的距离。

比太阳重数倍

两个黑洞分别是太阳质量的29倍与36倍。通过融合所产生的黑洞是太阳质量的62倍。根据爱因斯坦的质量-能力-守恒定律,其差值的相当于3倍于太阳质量的能量以引力波的形式被辐射出去。

LIGO通过两个相互垂直且长为四公里的管道测量出了时空的震动。管道长度可以通过管道中的激光系统准确的监测到。如果一段引力波经过该装置,则管道会出现不同程度的压缩和伸长。

两个黑洞的融合使其压缩了一个氢原子核的千分之一,尽管如此依然被探测器所捕获。科学家在专业期刊'Physical Review Letters'中描述了这一发现。这一发现不仅证明了引力波的存在,还证明了两个黑洞系统的存在,波茨坦的亚历山大·布欧那诺强调。像这样的双黑洞系统不能被除引力波以外的方式证明,因为他们不向外辐射光或者其他电磁波。

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