yinszty4
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[物理]关于黑洞碰撞与引力波

楼主#
更多 发布于:2016-02-15 23:00
       2015年9月14日世界时09:50:45,高新激光干涉引力波天文台(aLIGO)观测到了GW150914事件,这是两个恒星级黑洞并合而产生的一束引力波。就在0.4秒之后,费米伽马射线望远镜观测到了一起暗弱的伽马暴事件,持续大约1秒钟。
         用一句话来概括广义相对论,那就是:时空命令物质如何运动,而物质引导时空如何弯曲。当物质的分布改变时,时空也会相应变化,这一变化以光速传播开去,就好像在平静的湖面上丢下一粒小石子,湖面就会有一圈波浪向外荡去,时空也会将涟漪向外传开,这便是引力波了。
      引力波的测量困难得异乎寻常,这并不是说引力波的源释放的能量微弱。恰恰相反,像上述的致密双星并合过程,应该说是宇宙中最为剧烈的事件之一——它所释放的能量,远远超出太阳一生释放能量的总和,而这么大的能量往往集中在最后的一秒之内爆发,所以在那一刻,整个宇宙中所有别的天体释放功率的总和都及不上它。
       爱因斯坦预言在时空中会存在引力波,它们可以把天文学家带入宇宙中最剧烈爆发事件、黑洞碰撞乃至宇宙本身大爆炸的中心。如果能直接观测到引力波,那将打开一扇通往爱因斯坦广义相对论最强检验的大门——两颗中子星间的碰撞,宇宙深处星系碰撞而引发的超大质量黑洞并合,甚至还有大爆炸的涟漪。引力波的观测将帮助天文学家确定中等质量黑洞是否真的存在。在更大的尺度上,科学家还将有可能探测到全新且完全意想不到的引力源——这是开启一个新的领域时经常发生的事情。
       根据观测推断,大约20年之后会观测到有两个黑洞碰撞并互相吞噬。已知黑洞周围的时空是严重扭曲的,那两个黑洞在相互靠近时,因为时空的相互扰动,表现出来的轨迹、变化都应该是一个极其复杂的过程。也就是说:我们观测到的黑洞的吞噬应该是一个在时间顺序上杂乱无序、稀奇古怪的。以前看过报道,称有科学家使用超级计算机模拟了一大一小两个黑洞相互靠近时,其表现模式与原子核与电子的行为极其相似。
     我们只考虑两个黑洞在各自的视界即将接触融合在一起之前那段时间,因为严重的时慢效应,我们会观测到两者接近的速度越来越慢,最终只是无限接近,两个黑洞各自“冻结”在对方的视界上。可知,我们观测到的应该是光来得越来越少,同时二者速度越来越慢,而实际上以黑洞们的角度看,二者是相互加速,快速碰撞在一起,那么毫无疑问的是:我们看到二者极其接近时,其实碰撞已经发生,如果有引力波,也应该已经发射,这是不是代表着引力波肯定要比视界接触时产生的光的速度更快呢?还是因为时间的问题,引力波也只能和光一样,实际永远无法抵达地球?引力波到底受不受到时空弯曲的影响?如果引力波完全无视时空的弯曲,那是不是可以称引力波才是标准的极限速度,因为很明显,由于时间延缓,外界观测到的光速的实际效果是慢了,比如我们永远看不到进入黑洞视界的景象,但我们能观测到引力效应。
      
由两个黑洞产生的引力波的3D示意图。图片来源:Henze,NASA
  在三维情境下,引力波经过时预计会造成这样一幅景象。值得注意的是,这些变化的尺度是非常非常非常小的。图片来源:Markus Pössel of Einstein Online.

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Ww159Ww159
我这个人有点变态,当然是指知识量上的。
lbcandjxy
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发布于:2016-02-16 19:59
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发布于:2016-02-17 07:48
我在推特上面看到了这个呢,两个黑洞会互相碰撞,爱因斯坦的相对论里面提到过
Some legends are told Some turn to dust or to gold
游客

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