广义相对论预测再获证明：双黑洞系统进动效应首次观测到

转自：中国科技网

科技日报记者 刘霞

英国科学家在近日刊发的《自然》杂志上撰文指出，他们可能证实了100多年前阿尔伯特·爱因斯坦在广义相对论中预测的一种引力现象：在双黑洞那样的大系统上也会发生进动效应。现在他们首次在宇宙中观测到了这种罕见的现象。

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两个超大质量黑洞并合（艺术图）。图片来源：美国趣味科学网站

进动类似于人们在旋转的陀螺上看到的摆动，它可能每隔几秒摆动或进动一次。广义相对论提出的进动是一种极其微弱的效应，几乎无法察觉。此前，科学家在双脉冲星系统中测量到的进动历时75年多，而最新研究中的双黑洞系统每秒进动数次，速度是此前测量的100亿倍。

2020年，科学家利用美国的先进激光干涉仪引力波天文台（Advance LIGO）和意大利的“室女座”引力波探测器，探测到黑洞并合产生的引力波。现在，英国科学家经过对引力波波型开展深入研究，确认其中更大的黑洞（质量约为太阳质量的40倍）正在疯狂旋转，这可能是借助引力波探测到的旋转速度最快的黑洞，这种激烈而快速的旋转扭曲了空间和时间，以至于双黑洞系统的运行轨道前后摇摆，出现进动现象，这是他们首次在宇宙中观测到这种罕见的现象。

该研究主要作者、卡迪夫大学重力探索研究所所长马克·汉纳姆说：“我们一直认为双星黑洞可以做到这一点，经过80多次探测，我们终于找到了！”

研究人员解释说，当这两个巨大的物体在越来越近的轨道上相互拖拽时，它们开始像“醉酒”的陀螺一样摇晃，每秒进动几次。这一发现证明了爱因斯坦广义相对论的正确性，他预测宇宙中一些最大的物体可能存在这种效应，但也提出了一个问题：像这样摇摆不定的黑洞之间的并合是否像曾经认为的那样罕见。

研究论文合著者、卡迪夫大学研究员查理·霍伊表示：“目前的模型表明，这一情况可能千载难逢，但也可能预示着我们的模型需要改变。国际引力波探测器网络目前正在升级，将于2023年'上岗’，可能会发现数百个黑洞碰撞事件，给我们最终答案。”