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黑洞同一产生的引力波不错匡助考验广义相对论

发布日期:2024-07-03 00:15    点击次数:146

黑洞同一产生的引力波不错匡助考验广义相对论

黑洞同一适用1+1>2,对六合利大于弊?

“我从来莫得奢想过在我的人命里会见证一个筹划于这么的测量恶果。”

模拟显现了两个黑洞的同一。(图片起原:SXS(模拟极点时空)神气)

科学家们发现了黑洞同一事件产生的引力波,这标明同一后的黑洞酿成了一个踏实的球形。这些波频还揭示了组合黑洞可能比之前要大得多。﹒

当2019年5月21日初度探伤到GW190521的引力波事件时,这自两个黑洞的同一,一个黑洞的质地相配于85个太阳,另一个黑洞的质地相配于66个太阳。科学家们合计,此次同一将因此产生一个约莫142倍太阳质地的子黑洞。

然则,同一产生的黑洞的时空振动,跟着空间确认成的球形,向外产生波状悠扬,比当先瞻望的还要大。质地是太阳的250倍,而不是142倍。

这些最终匡助了科学家更好地考验广义相对论。广义相对论是阿尔伯特·爱因斯坦1915年建议的引力表面,它初度引入了引力波和黑洞的宗旨。“咱们真实在探索一个新的前沿,”加州大学的表面物理学家史蒂文·吉丁斯(Steven Giddings)在一份声明中说。

引力波和广义相对论

广义相对论引申,一定质地的物体会诬蔑空间和本领的结构——长入成一个单一的四维实体,称为“时空”——咱们所感知到的“引力”来自实体下的曲率自身。

就像把保龄球放在拉伸的橡胶片上比网球产生更昭彰的“凹痕”不异,黑洞比恒星在时空中产生更多的曲率,而恒星比行星多。在广义相对论中,黑洞是一个物资密度如斯之大的点,它导致时空的曲率大到在一个被称为事件视界的界限上,连光王人莫得充足的速率逃离向内的凹痕。

这并不是广义相对论独一的松弛性瞻望。爱因斯坦还预言,当物体加快时,它们使时空的结构产生称为引力波的悠扬。物体质地越大,这种气候就越突显直卓绝致。当黑洞这么的精良天体相互旋转时,它们的圆周默契连接加快,时空就像被敲响的钟不异围绕着它们,伴跟着引力波嗡嗡作响。

时空中的波状悠扬消弥掉螺旋黑洞的角动量,反过来又导致黑洞的共同轨说念削弱,使它们更紧密,增强了放射引力波的频率。黑洞在螺旋形地结合,最终同一,酿成了一个子黑洞,并向六合中发出高频的“啁啾”引力波。

对于引力波,爱因斯坦这位伟大的物理学家合计,时空中的这些悠扬相配眇小,哪怕在穿越六合数百万甚而数十亿光年之后,历久不会在地球上被探伤到。

然则,2015年9月,位于华盛顿和路易斯安那州的激光插手仪引力波天文台(LIGO)的双探伤器标明,爱因斯坦是不正确的。他们探伤到了GW150914,这种引力波,正与13亿光年外的黑洞同一筹划。引力波信号的探伤收成于激光插手引力波天文台 2.5英里(4公里)长的激光臂之一的长度变化而来,它相配于质子宽度的千分之一。

从那以后,LIGO和其他引力波探伤器——意大利的处女座和日本的神冈引力波探伤器——探伤到了同类事件,达到了每周探伤到一个引力波事件的水平。即使在如斯丰富的引力波探伤中,GW190521也脱颖而出。

一次深刻的引力波事件

模拟黑洞同一事件,产生了一个质地是太阳250倍的黑洞。(图片起原: 激光插手引力波天文台/处女座)

GW190521信号背后的两个黑洞位于距离地球88亿光年的处所,它们的同一频率相配低,唯有在黑洞的终末两个轨说念上,频率才变得充足高,足以达到LIGO和处女座的机灵度极限。

这项新盘问背后的团队——不是LIGO/处女座配合神气标一部分——辛勤探索黑洞在锐利碰撞和同一经由中可能通过发出的信号中发现什么信息。

他们发现,在两个黑洞相撞的短暂,黑洞的时局是不屈衡的,在呈球形时相对踏实,意味着在同一的只是几毫秒内,子黑洞必须呈现出球体的时局。

正如钟的时局决定了钟响的频率不异,盘问小组暗示,跟着这个新黑洞时局的编削并趋于踏实,引力波的频率也发生变化。这些 “环降”引力波包含了子黑洞的质地和旋转速率的信息。

——碰撞的黑洞带着引力波悠扬穿越时空

——碰撞的黑洞可能避讳在超亮类星体的晴朗中

——在早期六合的“六合正午”发现了两个同一的超大质地黑洞

这意味着,与使用螺旋经由中产生的引力波的传统次第比较,这种同一产生的引力波为科学家们提供了一种测量同一黑洞特质的替代次第。

盘问小组在GW190521引力波信号中发现了两个不同的环降频率,若是同一磋商,就会得出这个黑洞的质地是250个太阳质地,质地比诈欺螺旋引力波要大得多。引力波的探伤让该团队感到颤抖。

“我从来莫得奢想过在我的人命里会见证一个筹划于这么的测量恶果。”

该盘问的合著者、拉德堡大学(Radboud University)的物理学家巴德里·克里希南(Badri Krishnan)说。

该团队的盘问凝视发表在11月28日发表在《物理挑剔快报》上的一篇论文中。

BY:Robert Lea

FY: Jane

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