引力波事件证实黑洞新形态
小编为您收集和整理了引力波事件证实黑洞新形态的相关内容:时间倒退到去年的3-7月,我们几乎每周都在说引力波(链接多到爆)。不厌其烦,因为引力波无疑是2016年科学界最大的新闻之一。而第三次引力波事件被确认后,科学家认为黑洞的形态可能是我们以往不同的形式形象
时间倒退到去年的3-7月,我们几乎每周都在说引力波(链接多到爆)。不厌其烦,因为引力波无疑是2016年科学界最大的新闻之一。而第三次引力波事件被确认后,科学家认为黑洞的形态可能是我们以往不同的形式形象的称之为微胖。
2016年2月和6月,LIGO(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, 激光干涉仪引力波天文台)和Virgo(室女引力波探测器)科学组织联合,先后公开宣布了两次探测到的引力波事件,街头巷尾都在议论着引力波,这被认为是科学史上100年来的最大突破。
此后一段时间里,关于探测到更多引力波事件的谣言不断出现,但并未得到官方的确认。5月31日,在距离上次发布会近一年之后,LIGO和Virgo科学合作组织举行了一次内部媒体发布会,正式确认了第三次引力波事件。
双黑洞合并模拟
在大众传媒中间,引力波似乎已成为一个过气话题,而对于科学家们来说,对于引力波的探索和研究才刚刚开始。
LIGO发言人大卫舒梅克(David Shoemaker)在发布会上说,他期待着,十年之后,引力波领域的新发现将超出我们的想象。
黑洞来客团队以自由撰稿人的身份申请旁听了这次内部发布会,这一次,人类又发现了哪些宇宙的小秘密呢?
一次略显神秘的秘密发布会
虽然发布会的召开时间是北京时间5月31日深夜,但今天并没有什么关于引力波的新闻见诸报端。
原因有二:
一来,之前两次发布会都采用了视频直播的方式,声势浩大。
这次则选择了更为方便的电话会议,参会人员不必专程聚集到某一个地点;这也表明了引力波探测事件的日常化,随着探测灵敏度的提高,将有越来越多的引力波事件被发现,隆重的视频发布会已不再必要,除非发现全新的天文现象。
二来,依据主办方规定,关于此次新闻发布会的报道须在24小时后才能发布,也就是北京时间6月1日23时之后。
不仅如此,为了保证内容不被提前透露,这次发布会采用了邀请加入的方式(RSVP),须事先得到组织方的加入指南,才能进入电话会议中。黑洞来客团队以自由撰稿人的身份申请旁听,很快获得回复和批准。在进行连接和登记之后,我们进入了这场秘密会议的大厅。
麻省理工学院教授大卫舒梅克是新当选的LIGO发言人,他首先宣布advanced LIGO(简称aLIGO,原来激光干涉引力波天文台的升级版)发现了来自两个黑洞合并的新引力波源GW170104,以及本次新发现引力波事件的基本特征。
与之前的LIGO相比,改进后的aLIGO灵敏度更高,探测范围更远。
它于2015年9月开始正式运行,在2016年年初结束了第一期的运行。在此期间,它探测并确认了我们此前熟知的两个引力波事件GW150914和GW151226。
经过短暂的修整和调试,aLIGO从去年11月30日开始第二次运行,预计今年8月份结束。在第二次运行过程中,aLIGO发现了此次公布的GW170104事件。此时距离上一个引力波确认事件,已过去了一年时间。
相隔时间看似漫长,但从LIGO官方主页我们可以看出,aLIGO在此次运行过程中已探测到了6例引力波新事件,平均每月一次!只不过其它更多数据还在分析和验证中。
30亿年前一场用时0.1秒的大事件
黑洞看似神秘,实为宇宙间最为简单的一类天体。
为什么这么说?因为通常我们只需三个量(质量,自转和电荷)就可以描述一个理论上的黑洞,物理学家把这称为三毛定理(或无毛定理)。
对于宇宙当中真实存在的黑洞而言,描述就更为简单,只需要质量和自转两个量。(因为黑洞周围通常存在着自由电荷,即使黑洞本来带电荷,也很容易达到中性。)
科学家们通过引力波测量黑洞的质量和自转,有着非常大的优势。一旦测量到了引力波,通过波形比对,我们就可以知道黑洞合并前后的这些物理量的大小了。
观测到的引力波频率演化图和形变演化图
通过比对此次观测的波形和不同参数模型,LIGO的科学家们得出结论:此次发现的引力波事件和之前的两例类似,也是来自于两个黑洞的合并。
在合并之前,两个黑洞的质量分别为31.2和19.4个太阳质量,合并后产生了一个48.7太阳质量的黑洞。黑洞合并的一瞬间,以引力波的形式释放出了近2个太阳质量的能量,那一刻所产生的能量要比整个宇宙中所有恒星释放出来的能量之和多几十倍。
这次气势恢弘的黑洞合并被LIGO在两个不同地方的探测器(分别位于Hanford和Livingston)同时观测到了,Hanford早探测到了3毫秒。整个信号过程只持续了短短的0.1秒。
这场合并发生在距离我们30亿光年的地方。自事件发生起,经过了宇宙间30亿年的传播,才最终抵达我们的地球。LIGO之前探测到的两个事件,分别位于13亿和14亿光年之外。
这也说明了aLIGO运行状态良好,甚至可以说是超常发挥了。因为按照之前的估计,aLIGO应该最远可探测到23亿光年之外由两个30太阳质量黑洞合并的信号,而这次的30亿光年远远超出了科学家们的预估。
认识黑洞的一块重要拼图
相较于此前两次热闹的引力波事件,这次发现有什么重大意义吗?对科学家们来说,意义不小。
如果你还记得的话,之前的两次黑洞合并,最后形成的黑洞的质量分别62(第一次)和21(第二次)个太阳质量。在LIGO探测到黑洞之前,单纯从理论的角度计算,宇宙中很难产生高于20个太阳质量的黑洞。
即便是从观测角度看,我们在电磁波段看到的最大质量黑洞也只有15个太阳质量,所以人们通常认为,更高质量黑洞在宇宙中是不存在的。
然而,LIGO给了我们一个惊喜!
更大质量的黑洞的的确确存在于我们的宇宙之中。在这次探测中,人类又发现了49个太阳质量的黑洞,进一步确认了更高质量黑洞的存在,扩大了我们对于黑洞的认知。
引力波探测到的黑洞(蓝色和绿色)和电磁辐射探测到的黑洞(紫色)对比图,引力波探测到的黑洞质量都是比较大的。图中绿色的是新探测的黑洞系统GW170104。引力波探测到的黑洞(蓝色和绿色)和电磁辐射探测到的黑洞(紫色)对比图,引力波探测到的黑洞质量都是比较大的。新探测的黑洞系统GW170104用绿色标出。
此外,借助此次引力波事件,科学家们也对黑洞的自转做出了限制。
在天文学中,我们通常使用一个介于0-1之间的数值,来表示黑洞转动的快慢。数值0意味着没有任何转动,1对应着黑洞视界面上的转动速度为光速。
限于数据质量的精度(误差较大),科学家们目前仅对合并后的黑洞转动快慢做出了限制,数值约为0.64,即黑洞视界面的转动速度约为光速的一半。
尽管对于合并之前黑洞的转动未做出很好的限制,但通过模型比对,我们至少可以知道,两个黑洞都存在着所谓进动现象(precession),也就是说,黑洞自身转动方向和两个黑洞绕转的轨道平面并不完全一致,存在着一定夹角。
我们最为熟悉的进动现象,莫过于小时候玩过的陀螺陀螺飞旋,除了自身的转动之外,还会围绕一个大圈进行绕转,这种自传物的自转轴又绕着另一轴旋转的现象,便是进动了。
而且,这一大事件还帮助科学家对双黑洞系统的形成机制做出了限制。
目前有两种不同的理论,用以解释双黑洞的形成:其一是原生双星系统,即两个大质量恒星诞生之初就在一起,之后一同演化到老,最终形成双黑洞系统;根据观测估计的话,银河系中有一半恒星处于双星系统当中,所以这种形成机制还是很有可能的。
另外一种形成机制是双黑洞形成于星团当中,最初的系统本来是一个黑洞和一个正常恒星,当该系统碰到另一黑洞时就会形成三体系统,恒星质量通常比黑洞小很多,所以恒星会被大质量的黑洞替换掉踢出系统,从而由原来的单黑洞系统变为双黑洞系统。因为星团中心通常比较致密,这种可能性也很大,无论是从理论还是数值模拟,都已证明了这一现象的发生。
那么,到底哪一种双黑洞系统的产生机制更靠谱呢?
按理论预计,原生双星系统诞生于同一片星云,两个黑洞的有效旋转方向和轨道运动方向通常是一致的。对于第二种交换方式而言,两个黑洞的旋转方向无需一致,可以指向任何方向,从而导致两黑洞整体的有效旋转方向和轨道运动方向不一定一致。
此次引力波观测拟合结果由此投出了重要一票:两黑洞的有效旋转方向和系统轨道运动方向不一致,倾向于第二种形成机制,是通过交换方式产生了双黑洞系统。
一条引力波研究的漫漫长路
惊喜不少,遗憾也还是有的。
因为实在太过遥远,我们看不到黑洞合并所在的星团,甚至连引力波所在的星系都没看到。主要原因在于目前引力波的定位还是很差,毕竟几百平方度的范围之内包含着多达几十万个星系。
今年秋天,欧洲的Virgo探测器将一起加入观测,我们到时就有了三个探测器,观测的空间精度将会大大提高。
当然,最理想的情况是引力波源能有对应的电磁波辐射,我们就能够同时进行多信使(比如,X射线或者光学)的观测,从而精确确定其发生的空间位置。
LIGO每次探测到引力波事件,都会及时将相关信息发送给合作伙伴,到目前为止,还没有观测到任何电磁对应体。黑洞系统在合并之前已不存在什么气体,所以不会产生任何电磁辐射,三次探测结果也向我们证明了这一点。
但我们还有机会。
并非所有人类能够探测到的引力波都来自没有任何其它辐射的黑洞合并。双中子星合并、中子星与黑洞合并,以及超新星爆发等等,都会在产生引力波的同时产生电磁辐射。只不过受限于灵敏度,我们还没观测到而已。
可以确定的是,接下来随着探测能力的提高和更多引力波望远镜的建立,我们肯定会看到来自其它天体的引力波以及他们的对应体。
眼下,美国和欧洲的引力波天文台正主导着引力波的观测工作,随着LIGO探测的推进,中国的引力波研究也随之进入了一股前所未有的热潮。
在理论研究的同时,中国也在积极推动直接探测引力波的望远镜项目。
目前,太极计划和天琴计划这两个空间项目正各自推进,将于地面探测原初引力波的阿里计划已通过立项,并开始建设。
除此之外,中国还准备利用刚刚建好的500米射电望远镜(FAST)和正在建设的平方公里阵(SKA),以脉冲星计时阵的方式探测引力波。
引力波探测之路漫漫其修远兮。在昨晚的发布会上,有听众向科学家提出了这样的问题:你期待10年之后LIGO或引力波天文学能做出什么新发现呢?大卫舒梅克回答道:我期望着能有完全意想不到的、完全超出我们的想象事件的发生。
宇宙就是这么奇妙,引力波已经向我们证明了这一点,还将继续证明给我们看。
以上就是小编为您收集和整理的引力波事件证实黑洞新形态相关内容,如果对您有帮助,请帮忙分享这篇文章^_^
本文来源: https://www.tushuolishi.com/a/6483d03925264e44690e757b.html
相关推荐
热门专题
南北朝的歌妓苏小小,为何年仅二十三岁就凋零了呢?
说起古代四大名妓,相信大家对她们并不陌生,即:北宋时期的李师师、南北朝之际的苏小小、明朝的陈圆圆和清朝初年的柳如是,感兴趣的读者可以跟着途说历史网小编一起往下看。这四大名妓能歌善舞,才艺双绝,被当时之人称古代的青楼名妓是怎么收费的?唐朝身价最高的名妓值多少钱?
今天途说历史网小编为大家带来古代的青楼名妓是怎么收费的?希望对你们能有所帮助。此女堪称是历史上身价最高的青楼名妓,看一眼的价格可以买辆轿车与今天不一样,在古代,开设青楼是属于合法的,在那个时候,逛青楼不仅吕后的外孙女张嫣11岁当皇后,为何到死还是处子之身呢?
在我们现代社会中,已经禁止了近亲结婚,但在中国古代时期,近亲结婚却是一件司空见惯的事情。提到中国古代中的近亲结婚,接下来我们要讲到的这一位女子便是其中的典型,她就是汉惠帝刘盈身边的皇后——张嫣。张嫣本城隍姥爷是怎么来的?城隍的本意是什么?
“城隍”本意是什么?下面途说历史网小编为大家带来详细的文章介绍。千年以前,在我国古代某座城市的一条普通街道上,可能不会有商人的店铺、不会有官府的衙门、不会有烟花柳巷、不会有高门豪宅、不会有佛寺熏风,但一定和珅往灾粮中掺沙子,只是因为他想贪污吗?
可能在很多人的眼里,和珅一直都是一个十恶不赦的贪官形象,而这位乾隆身边的大红人在乾隆刚去世便被嘉庆帝抄了家,据说,抄出来的财富比国库的都多,然而在历史上,和珅并不是一件好事都没有做过,今天途说历史网小编就古代的美女主动献身,为何却往往下场并不好呢?
俗话说女追男,隔层纸,一捅就破,得到容易,男人会不会珍惜,就难说了。但古代的许多美女笃信“万般皆下品,唯有献身高”,大玩轻率献身的两性游戏。孔子的母亲颜徵在,就是个例子。十六七的年纪,闭月羞花似的容貌揭秘:为什么古代青楼女子从来不会怀孕?
古代的青楼女子也分两种,一种样貌出众的女子,这类女子会从小培养,琴棋书画,无所不精,而青楼培养她们的目的,就是为了更好满足那些达官贵人兴致。所以,这类女子待遇会比一般女子的待遇好很多,如果幸运的话,遇李广在边疆驻守时,经历过什么奇幻的故事?
据传说,西汉的著名飞将军李广曾在边疆驻守时经历过这么一段奇幻的故事,感兴趣的读者可以跟着途说历史网小编一起往下看。有一天,李广和他的同伴骑马打猎,突然发现白一只狐在大雪中奔跑。这只狐狸十分可爱,浑身雪白色揭秘:古代大户人家买一个丫鬟需要花多少银子?
可以说,在旧社会,老百姓就算是卖儿卖女也不一定能得到温饱。一旦将儿女们卖给别人,那么,他们将会世世代代为人奴仆,没有自己的人身自由,生活会很凄惨。一般,男孩子会被卖去当小厮,女孩子则会被卖去当丫鬟。在笮融曾经杀过自己的恩人,为何后世却得到佛教的追捧
三国乱世英雄辈出,同样也有许多小人,其中笮融就是这样的一类人,更是被称为三国时最卑鄙的将领,接下来听听途说历史网小编讲一讲他的一些故事。在很早之前,徐州牧陶谦很信任笮融,还让笮融担任下邳的国相,甚至还让其