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两个巨星在一起了,我说的不是抖森和霉霉!

 你说的我不 2016-06-16

众所周知,今天发生了两个非常非常劲爆的大新闻。对,你们肯定也听说了,一方面LIGO的科学家们宣布又一次观测到了引力波(此处应有掌声)!另一方面,泰勒·斯威夫特(霉霉)和汤姆·希德勒斯顿(抖森)在一起了!简直令人兴奋得嗷嗷叫。


“又发现引力波啦!”“嗷!!”“泰抖恋爱啦!”“嗷!!!”图片来源:zootopia

什么,你说一件事情虽然震惊很好理解,另一件事情就弄不清楚了?

嘛,其实如果你已经了解了“泰抖恋”,那么引力波这一桩,其实也是挺好理解的啦:简单点说,它们都是“两个巨星”“在一起”“被发现了”嘛

择日不如撞日,今天就拿这抖森和霉霉这件事,用Q&A的形式简单说说引力波吧。


快讲,我要听!。图片来源:tinypic.com

Q:内个,什么是引力波?

A:有质量的物体——无论你是霉霉、抖森,还是太阳、黑洞——都会使周围的时空发生扭曲,就像你站在蹦床上会使蹦床向下凹陷一样。物体的质量越大,时空就扭曲得越厉害。

正如站上蹦床的霉霉让蹦床扭曲,有质量的物体也会扭曲它周围的时空。图片来源:instagram

当质量非常非常大的东西,比如两个黑洞,引起的时空扭曲也大得惊人。就像霉霉和抖森热舞时内心泛起涟漪一般,如果两个黑洞快速相互绕转,它们周围的时空就会形成“涟漪”。这些时空的曲率变化会像波一样向外传播,也就是所谓的引力波。



“时空的涟漪”。图片来源:wolfram.com

Q:那引力波要怎么检测呢?

A:这个问题让科学家们犯难了一百年了。理论上,引力波通过地球的时候会能拉伸和压缩地球——就好像抖森和霉霉相恋的消息挤压着你们的小心脏一样。但由于这个扭曲幅度非常非常非常小,对于从极遥远地方传来的引力波,我们全无知觉。

抖森和霉霉相恋的消息让围观群众的心也泛起了涟漪。

理论上,引力波经过地球时会对地球进行挤压拉伸,但像图片中的状态是极度夸张后的示意图。事实上,这样的变形非常非常微小,但利用地球上的两台LIGO(红点所示),我们可以将引力波带来的变化探测到。图片来源:World Science Festival

还好,这样微小的差异,也能被美国的两台精密仪器——LIGO所探测。在罗德岛,记者能拍下令人讶异的约会照片,而在路易斯安那州的列文斯顿和华盛顿州的汉福德,科学家能倾听来自宇宙深处的声音。


LIGO的工作原理示意图。原本一束激光在经过一个半透镜后,朝向两个互相垂直的方向前进,通过反射镜反射回来并重新汇聚。按照设计,汇聚后的激光会因为干涉而相互抵消。但在引力波经过时,反射镜与半透镜的距离会被改变,从而测量到引力波。图片来源:media.giphy.com

Q:这次他们发现的引力波来自哪里?

A:来自14亿光年外的两个黑洞的并合。霉霉和抖森在娱乐圈算是当红巨星了吧,但跟这俩比起来,“重量级”直接可以忽略。这次发生并合的双黑洞,一个有14.2倍太阳质量,一个有7.5倍太阳质量。去年12月26日,它们产生的引力波传到地球,就是今天宣布探测到的引力波事件GW151226。知道这个消息的科学家们直接连圣诞节都不过了赶去检验,这项工作必须特别小心谨慎,于是他们马不停蹄分析数据,还是检验了小半年才公布结果。


这次的双黑洞并合过程示意图。图片来源:LIGO/T.Pyle

它们邂逅,靠近,最终转到了一起——比长腿“泰抖”那种“在一起”可彻底多了两个黑洞在短短一秒内相互绕转了55圈,将相当于一个太阳的质量转化成能量以引力波的形式被释放出去,最终并合成了一个有20.8倍太阳质量的黑洞……这个并合后的大家伙,还已经比之前那次观测到的双黑洞都轻了很多了。



两个黑洞的最后一秒。图片来源:ligo.org

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