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划时间新发现!爱因斯坦相对论再被考据,国外科学家团队初次不雅测到“引力波布景”凭据,或揭示世界最早期历史

发布日期:2024-02-17 13:04    点击次数:64

  

2017年的诺贝尔物理学奖授予了101年前的一个预测——1916年,艾尔伯特·爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论透彻更正了科学家们对恒星和星系轨范下的物理学剖析。爱因斯坦那时预言,在某些情况下,世界自己的结构会抖动和舞动,这亦然东谈主类历史上初次出现“引力波”的想法。

近日,一个国外科学家团队的新发现,不仅证据引力波如实存在,考据了爱因斯坦在1916年作念出的预测,还初次不雅测到“引力波布景”凭据,为酌量东谈主员提供了酌量黑洞和中子星等奇妙世界征象的新阶梯。

当地时间6月29日,发表在《天体物理学杂志快报》上的一系列新论文中,科学家论说了他们的后果。来自中国、好意思国、澳大利亚和欧洲的酌量东谈主员称,他们探伤到了一种难以捉摸的世界“嗡嗡声”迹象,这些“嗡嗡声”可能由世界中最大的黑洞产生。

这一发现意味着天体物理学家可能还是为了解超大质地黑洞灵通了一个全新窗口,将把东谈主类带入一个全新的引力波天文体时间。《经济学东谈主》著作称,这项新发现以至还可能揭示一些对于世界最早期历史的故事。

引力波或来自一双超大质地黑洞,每个的质地是太阳的数百万倍

“引力波布景”辐射是由很多不同的引力波源重叠而成的,它们的频率和强度皆不计议,但皆很低,它们应该存在于咱们周围,并可能会告诉咱们它永恒守秘着的遑急信息。但缺憾的是,对于其存在和构成,一直仅仅表面化的居品,直到上述国外科技团队公布新发现。

据悉,科学家们这次探伤到的引力波布景最可能的开端是堕入“牺牲螺旋”的一双超大质地黑洞。这些黑洞雄壮到能达到数十亿个太阳质地。由于险些扫数星系,包括星河系中心皆盘踞着这么一个黑洞怪物,因此当两个星系碰撞和归并时,它们的超大质地黑洞会相见并初始互相绕转。一朝两个黑洞宽裕接近,就有可能被脉冲星计时阵列不雅测到。

范德比尔特大学的天体物理学家、北好意思纳米赫兹引力波不雅测站(下称NANOGrav)的酌量小组主席Stephen Taylor暗示,“往时15年里,咱们一直在实行一项任务,即找到响彻通盘世界的引力波。咱们相当烦嚣地晓示,咱们的使命终于获取了酬报。”

15年来,NANOGrav的天文体家们对星河系中数十个毫秒脉冲星的无线电波进行了密切计时,这次的新发现就来自对67颗脉冲星阵列进行详备分析的收场。NANOGrav的酌量东谈主员还是在仔细酌量一个数据集,其中包括了该团队往时15年来的不雅测收场。

一双超大质地黑洞(左上)辐射出引力波(艺术念念象图)。图片开端:NANOGrav

西弗吉尼亚大学nanogravity天体物理学家Maura McLaughlin暗示,“咱们预测,在这个长达15年的数据集合看到的引力波凭据会愈加遒劲。”她还补充称,这项使命应该会在异日1~2年内完成,并将为这个数据集增多更多的脉冲星信息。

McLaughlin还称,除了为引力波布景信号提供更有劲的凭据外,该数据集以至可能让酌量东谈主员锁定一个特定开端的位置,比如一双隔邻的超大质地黑洞。

《逐日经济新闻》记者翔实到,NANOGrav团队并不是唯独一个论说引力波布景的团队。中国、欧洲、印度和澳大利亚团队发表的多篇论文论说称,他们的数据中存在计议的引力波布景信号。通过国外脉冲星计时阵列定约,各个小组也正在汇集他们的数据,以更好地表征信号并识别其开端。

意大利米兰比可卡大学酌量东谈主员Alberto Sesan博士暗示,这些新探伤到的引力波最可能的开端是一双超大质地黑洞,其中每个黑洞的质地皆是太阳的数百万倍。他们最常出目下星系的中心。在数十亿年的时间里,星系的碰撞预测会平庸发生,并在世界中产生一种布景“嗡嗡声”。Sesan博士指出,“这证明超大质地黑洞双星如实存在于天然界中。”

《经济学东谈主》著作中称,该引力波的开端还有另一种可能,天然可能性要小得多,但也十分令东谈主得意,即最新探伤到的引力波可能是东谈主类对世界早期历史的最潜入一排,那时世界的体积在短时间内速即增多,并变成这种“嗡嗡声”。

“世界灯塔”脉冲星探伤超低频率引力波

其实,这并不是东谈主类初次不雅测到世界中的引力波——2015年,引力波就初次被东谈主类告成不雅测到。那时天文体家们用位于好意思国西北部华盛顿州和东南部路易斯安那州的天文台,探伤到一双黑洞碰撞产生的波,每个黑洞的质地约为太阳的30倍。这在世界中产生了频率约为150Hz的波,波长约为2000公里。

8年前的这一探伤,标记着引力波天文体时间的持重初始。这种科学诓骗重力来酌量世界,就像传统天文体诓骗电磁辐射通常,从可见光到无线电波和伽马射线。

图片开端:WSWS报谈截图

据悉,大无数的引力波探伤器皆是插手仪,它的使命旨趣是将一束光分红两半,然后将每一半的光送入一双垂直的长臂中。在长臂的终端,光脉冲被反射回起源,并在起源将光束再行组合起来。如若这个历程莫得中断,那么复返的光束在再行组合时将互相对消。

在天文探伤界,对引力波的寻找常常需要大型的仪器。好意思国LIGO探伤仪的臂长达4公里,欧洲仪器Virgo的臂长则为3公里。如若探伤的引力波频率越低,所需要的探伤仪器的臂长就要更长。举例,如若需要探伤频率在1Hz傍边的引力波,就需要比地球自己更大的探伤器。这也即是欧洲航天局正在诞生一艘名为LISA的航天器的原因,该航天器预测将于本世纪30年代末准备就绪,它将使用一个天外极光和镜面系统来制造250万公里长的臂长。

但是,最新的酌量收场波及的引力波频率是在纳赫兹限度内的波。为了探伤到这些超低频率引力波,天文体家必须依靠大天然产生的光脉冲,颠倒是“世界灯塔”脉冲星。脉冲星是一种高速旋转、高度踏实、是非辐射电磁波的星体。脉冲到达地球的端正就像节奏器通常精准,当引力波在地球和脉冲星之间通逾期,无线电波计时就会坐窝被扯后腿。脉冲星计时阵列也就成为了面前最有但愿探伤到引力波布景的治安。

不外需要指出的是,天然酌量东谈主员发现了超低频率的引力波,但这仍需要很大的耐性,因为多年来各个天文台的不雅测收场皆是缓缓传输的。最新酌量中包含的一些数据以至是25年前聚集的。

好意思国国度科学基金会主任Sethuraman Panchanathan暗示,科学家们这次“在内容上创建了一个全星河系探伤器,揭示了迷漫在世界中的引力波”。



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