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科学家预测黑洞对撞或产生时空涟漪

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科学家预测黑洞对撞或产生时空涟漪

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哥伦比亚大学 Zoltan Haiman 所制作的图片,示意两个互相缠绕的黑洞

说到致命吸引力,谁能比得上这俩——在一个遥远的星系,有两个黑洞正互相环绕着对方旋转跳跃,不断地被对方巨大的引力所吸引。这将会导致的结果是两个黑洞的碰撞,而这样的碰撞将会产生超过1亿颗恒星爆炸所产生的能量。

黑洞的碰撞至少在未来100,000年内并不会发生,即便发生了它对地球产生的影响也微乎其微。这个双黑洞系统距离地球有大约35亿光年的距离,但系统的碰撞所产生的时空涟漪会让地球上的科学家们有更好的研究广义相对论的机会。

今天《自然》上的一篇论文提供了更多的证据,表明类星体 PG 1302-102 内部的两个黑洞可能确实在合并。

通过测量来自类星体的光,研究小组注意到它每五年在亮度上所产生的偏移是由其内部的两个相互环绕的黑洞所造成的。就像救护车作为声源在开过你身旁的时候鸣笛声更大一样,在类星体中当其中一个黑洞把类星体系统拖地离地球更近时,来自这个系统的光线更亮,这是一个简单的多普勒效应。

科学家们发现,位于 PG 1302-102 中心的双黑洞系统,比其它任何所知的双黑洞系统都要更加靠近对方。这两个黑洞之间的距离大约是一个太阳系的大小——从宇宙的角度看,这不过就是扔石子扔出的一段距离。

在大部分星系的中央都有一个黑洞,当两个星系相互合并时,星系中央的黑洞就会受引力影响互相环绕。这就是 PG 1302-102 中两个黑洞相遇的方式。但在通常情况下,两个黑洞都不会靠近到会导致碰撞发生的程度。

当这种罕见的情况发生时,确实是宇宙一大奇观。碰撞的能量不仅会卷走周围所有的形体,而且碰撞还会释放出引力波——100年前爱因斯坦所预测的“时空涟漪”,在这个时候可能被真正证明存在。

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来自 Wikipedia 引力波词条中所提到的引力波源-“大质量和超大质量黑洞”以及“星系合并”:

大质量和超大质量黑洞

哈勃太空望远镜拍摄的双天线星系,星系的碰撞很有可能导致其中心超大质量黑洞的合并
来自大质量和超大质量黑洞(即“星系质量”)的引力辐射存在两种形式:一种是超大质量黑洞的合并,另一种情形是大质量黑洞对小质量致密天体的俘获所释放的引力辐射。两者的合并模式不同,因此所发出的引力波形、理论的预测能力以及侦测方法都有所不同。

星系合并
参见:超大质量黑洞
两个超大质量黑洞的合并,就是恒星质量黑洞合并的加强版。由于参与的质量很大,其引力辐射的频率很低,但振幅却相当高。因为有效信号振幅和黑洞质量基本成近似线□□,在相同距离下质量为106倍太阳质量的大质量黑洞的引力辐射振幅约为10倍太阳质量的黑洞引力辐射的105倍(h ~ 10−17)[59]。这意味着空间探测器对于这类信号会具有非常高的信噪比,无论这类波源位于宇宙间哪个角落[60]。现在一般认为在大多数星系中心都存在质量至少在106倍太阳质量以上的大质量或超大质量黑洞,并有证据表明超大质量黑洞的质量与其宿主星系核的质量成正比关系。与恒星不同的是,星系之间发生碰撞的概率相当高,例如蛇夫座的星系碰撞残留物NGC 6240,当中含有两个分别来自原星系的超大质量黑洞[61]。在两个星系合并后,两者中心的黑洞会逐渐向新形成的星系中心漂移并最终发生碰撞,这一机制说明宇宙间超大质量黑洞合并的几率是相当高的[31]。

如果你拿不出10万年的时间来等待(#废话!)两个黑洞相互碰撞,我们还有别的希望:论文的作者认为运用现有的技术,我们很快可以找到更早碰撞的双黑洞系统。

[keep_beating via popsci]

本文由奇点天文作者上传并发布,奇点天文仅提供文章投稿展示,文章仅代表作者个人观点,不代表奇点天文立场。

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108 条回复 A文章作者 M管理员
  1. 无限有吐司

    再没有别的任何艺术或科学;比战争艺术或战争科学更困难的了。

  2. 含糊保卫白羊

    我之所以能在科学上成功;最重要的一点就是对科学的热爱;坚持长期探索。

  3. 由贵瑛里

    在科学思维中常常伴着诗的因素;真正的科学和真正的音乐要求同样的想象过程。

  4. 甜蜜等于电灯胆

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  7. 高挑向酒窝

    在科学上没有平坦的大道;只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人;才有希望达到光辉的顶点。

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    科学是老老实实的东西;它要靠许许多多人民的劳动和智慧积累起来。

  9. 中二大魔王

    在科学上没有平坦的大道;只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人;才有希望达到光辉的顶点。

  10. 蚂蚁轻松

    天才是不足恃的;聪明是不可靠的;要想顺手拣来的伟大科学发明是不可想象的。

  11. 茉莉傻傻

    科学家一旦做出成绩;就应该忘记自己所做的事情;而经常去考虑他应该做的事情。

  12. 千本樱

    要学会做科学中的粗活。要研究事实;对比事实;积聚事实。

  13. 乌冬面腼腆

    感谢科学;它不仅使生活充满快乐与欢欣;并且给生活以支柱和自尊心。

  14. 单身爱大侠

    天生的能力必须借助于系统的知识。直觉能做的事很多;但是做不了一切。只有天才和科学结了婚才能得最好的结果。

  15. 黑白情侣

    所有的科学都是错误先真理而生;错误在先比错误在后好。

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