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引力波被證實,天文學新時代開啟

來源:新浪科技 | 時間:2016-02-12 10:03:29 | 閱讀:189 |  標簽: 相對論 引力波 黑洞   | 分享到:

美國普林斯頓大學的廣義相對論專家弗蘭斯·普雷特瑞斯(Frans Pretorius)指出:“整個科學界,包括我本人,都已經對黑洞的話題感到厭倦,我們已經對此習以為常了。然而如果你想要宣布一項激動人心的預言,那么我們就需要看到非常扎實的證據。”

二、引力波是以光速傳播的嗎?

當科學家們將來自LIGO的觀測結果與來自其他類型望遠鏡的觀測數據進行對比時,他們檢查的第一個項目往往就是查看這兩個信號是否是在同一時間抵達的。物理學家們認為引力是由一種被稱作“引力子”的粒子負責傳遞的,它們就像構成光線的光子一樣。而如果這些粒子也像光子那樣不具有質量,那么引力波就將能夠以光速傳播,從而與廣義相對論中關于引力波應當能夠以光速傳播的預言相吻合。

然而另外一種可能性就是引力子可能具有極小的質量,如果情況是那樣,這就意味著引力波的傳播速度可能無法達到光速。如果的確如此,那么LIGO等設施將會發(fā)現來自遙遠天文事件中產生的引力波信號抵達地球的時間要比工作在γ射線波段等“傳統(tǒng)”望遠鏡的探測到信號的時間稍晚一些。如果這一情況出現,那就將構成對基礎物理學理論的重大挑戰(zhàn)。

三、時空是由“宇宙弦”組成的嗎?

如果能夠探測到來自所謂“宇宙弦”的引力波信號,那么則會出現更加詭異的情況。所謂“宇宙弦”是一種假想中存在的宇宙時空彎曲中的缺陷,它可能與弦論有關,也可能無關。這種“宇宙弦”無限薄,但長度卻能拉長到宇宙尺度。研究人員認為,這種宇宙弦如果的確存在,可能會產生一些扭結;而如果其中的一根弦斷裂,則會產生一陣引力波漣漪,這樣的信號應該是可以被LIGO這樣的設施監(jiān)測到的。

四、中子星是完美的球體嗎?

中子星是大質量恒星死亡之后留下的殘骸,它們的密度極高,以至于將組成它們自己的原子中的電子壓入了原子核,并與其中的質子中和形成了中子?茖W家們對于中子星環(huán)境下的極端物理了解甚少,而引力波將能夠為我們提供這方面的全新信息。舉例來說,中子星的超強引力場理論上會使整個中子星星體成為完美的球體。但一些研究人員卻認為在中子星上可能仍然會存在“山峰”——盡管高度可能只有幾個毫米。但盡管如此不起眼,但嚴格來說,這些小“突起”的存在也的確讓這樣一類直徑一般僅有10公里左右的高密度天體的完美球體外觀被打破了。通常情況下中子星的自轉速度是非?斓模虼巳魏蔚奈⑿⊥蛊鸲紝⒃斐蓵r空的扭曲并產生連續(xù)的引力波信號,這種引力輻射過程會帶走一部分能量并造成中子星自轉速度的逐漸下降。

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