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科学家意外收到外太空传来神秘信号 频率像一首歌(图)

脢脌陆莽脙帽脪芒脥酶 2020-04-22 12:49:53

科学家意外收到外太空传来神秘信号 频率像一首歌(图)


科学网



4月19日,天文学家宣布,他们收集到了一份特别的引力波信号。信号源自一大一小两个黑洞的碰撞。大黑洞的重量是另一个小黑洞的三倍还多,二者相差悬殊。科学家可借助这次碰撞,进一步研究黑洞的形成过程。

在美国物理学会举办的线上会议上,科学家报告了他们的成果。这次碰撞发出的引力波发生在24亿光年外,于2019年4月首次被捕获到,由美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利的室女座干涉仪(Virgo)联合发现。

芝加哥大学物理学家、LIGO成员玛雅·菲什巴赫在会上发言时指出,在引力波探测器先前发现的10起碰撞与合并事件中,黑洞大小都是质量相近的。但2019年4月的这次发现则不同:大黑洞质量是太阳的30倍,而另一个黑洞质量仅为太阳的8倍。

通常情况下,两个质量相近、处于螺旋状态的黑洞会发射集中在一个频率上的引力波,它们彼此的绕行速度也会加快。但如果黑洞质量差异明显,两个黑洞的碰撞会产生不同的声音,即多个频率的引力波。依照爱因斯坦的广义相对论,除了主要频率产生的引力波,这样的两个黑洞还会产生较高频率的弱波或泛音。

“爱因斯坦是对的。”麻省理工学院物理学家、LIGO成员马克西米利安·伊西在会议上表示,他们检测到的泛音大致与广义相对论预测的一样响亮。

伊西介绍,两个黑洞撞击产生的泛音频率应为轨道频率的3倍或主要频率的1.5倍。如果把引力波的主要频率看作钢琴的C音,那么另一个频率的泛音就是比C音更高一些的G音。

如此一来,科学家还找到一个有趣的发现,引力波的频率与一首歌的前奏非常相似——美国歌星“猫王”的《情不自禁爱上你》。

一大一小两个黑洞的合并并不常见,如果能搞清它们是如何相互吸引的,则有助于人们理解大型黑洞的形成和演化。

目前,有两种较为普遍的理论,一种认为两颗恒星在坍缩成黑洞前就在缠绕运行,另一种则认为恒星是独立坍缩的,它们演化成黑洞后才在宇宙中与其他黑洞结成新的对子。若科学家找出更多质量不均等的黑洞合并的例子,就能为后一种理论提供证据。

菲什巴赫也表示,单个的黑洞合并案例还不足以确证。但如果引力波探测器能找到更多的黑洞合并,统计学分布可为人们指明究竟哪种理论更可能成立。


从2019年4月1日到2020年3月26日,LIGO和Virgo在运行观测时已经发现了56起新的引力波事件,目前还有数十个事件尚待分析,科学家也非常渴望看到这些分析结果。

据LIGO科学合作发言人、威斯康辛大学密尔沃基分校的物理学家帕特里克·布雷迪透露,就目前获得的数据而言,LIGO和Virgo的工作人员有望对其中的一半进行一次大范围分析,但由于当前的新冠病毒疫情,科研人员的工作进度不得不推迟。


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