
这不是一种fl幸:第三次,科学家在时空中检测到涟漪,当时两个黑洞以心灵弯曲的速度互相绕并且碰撞。
Ligo引力波检测器于1月4日发现了时空涟漪,Ligo Scientific Collakoration今天宣布(6月1日)。
如果这个消息听起来很熟悉,那是因为这是第三个Ligo检测到的黑洞碰撞在不到两年的时间内。这三个连续的发现向天体物理学家表示,在宇宙中,在群众范围内的黑洞之间的合并是如此普遍,以至于Ligo在昨天(5月31日3月31日)的一项新闻触电期间说,在天文台开始以其全部敏感性运行时,Ligo可能会发现每天每天都有多达每天的时间。 [如何查看时空伸展运动-Ligo |视频这是给出的
Ligo实验室执行董事兼物理学教授David Reitze告诉Space.com:“如果我们跑了很长时间,没有见过第三次黑洞合并……我们会开始挠头说:'我们真的很幸运看到了这两个罕见的事件吗?'” “现在,我认为我们可以安全地说事实并非如此。我认为这很令人兴奋。”
Ligo的一批黑洞检测可以帮助科学家了解如何黑洞这种尺寸 - 那些质量数十倍的太阳或所谓的恒星质量黑洞- 诞生了,导致他们聚集在一起并合并成一个新的单个黑洞。一篇描述新发现的论文包括一些有关原始两个黑洞的旋转的线索,这是了解它们形成的环境以及最终如何碰撞的早期一步。
时空的涟漪
Ligo(代表激光干涉仪重力波观测站)是历史上第一个直接检测引力波的实验,这是艾伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)首次预测的通用织物中的涟漪。这位著名的物理学家表明,空间和时间从根本上联系在一起,因此,当空间变形时,时间可能会放慢或加快速度。
尽管Ligo于2002年首次开始获取数据,但直到天文台进行了一个称为Advanced Ligo的重大升级,它才达到了进行检测所需的灵敏度。 Ligo发现的第一个黑洞合并是于2016年2月宣布;第二个是2016年6月宣布。
Ligo发现的新合并发生在一个黑洞之间,质量约为太阳的19倍,而另一个质量约为太阳的31倍。这些同伴组合形成了一个新的黑洞,其质量约为太阳的49倍(合并期间可能会丢失一些质量)。据Ligo科学家称,整个最终黑洞的整个质量都被装入直径约为167英里(270公里)或马萨诸塞州州宽度的物体中。
这个新形成的黑洞落在Ligo先前检测到的黑洞的最终质量之间,即62个太阳能和21个太阳能。
这场新的黑洞碰撞产生的引力波必须在到达地球之前穿越宇宙30亿年。这意味着这种新的黑洞合并发生的是距离地球的两倍以上,是Ligo检测到的第一和第二黑洞合并。那些黑洞碰撞的引力波分别传播了13亿年和14亿年。
因为黑洞不会辐射出任何自己的光线(或反射其他来源的光),所以除非附近的常规物质创建次要来源光。在Ligo的三个发现之前,天文学家没有观察到散发光线的黑色孔,并不预计周围的散发光线会散发出太多(如果有的话)。相反,数据仅将信号源缩小到约1200平方度的区域。 (请参阅上面的天空地图,以查看信号可能到来的区域。)
但是重力波直接来自黑洞。这打开一个宇宙的新领域这对于像Ligo这样的仪器可见,该乐器旨在检测引力波,但对于其他望远镜看不见。根据合作成员的说法,Ligo检测到的三个合并不仅证实了这一群众范围内的黑洞的存在,而且还表明它们在整个宇宙中都很普遍。 [图像:宇宙的黑洞这是给出的
看着它旋转
在新检测的数据中,LIGO科学家设法收集了有关两个黑洞旋转的一些信息。 Ligo合作成员说,这些线索可能会暗示为什么黑洞遇到了为什么坠落。
黑洞像地球一样旋转,大多数行星和大多数卫星都旋转。当巨大的恒星耗尽燃料并崩溃时,恒星质量的黑洞被认为会形成。如果两个巨大的恒星生活在“二进制”系统中,它们通常会沿着相同的轴旋转,就像两个顶部在地面上彼此相邻旋转。研究人员在加州理工学院的一份声明中说,当这些恒星变成黑洞时,它们也将沿着相同的轴线旋转。
但是,如果黑洞在恒星簇的不同区域形成并稍后聚集在一起,则它们可能不会沿着相同的轴旋转。 Ligo Scientific Collaboration的副发言人兼佐治亚理工学院物理学副教授Laura Cadonati说,那些未对齐的旋转将放慢合并。
卡多纳蒂在昨天的新闻电话会议上说:“在我们的分析中,我们不能很好地测量单个黑洞的旋转,但是可以看出它们是否通常朝同一方向旋转。” LIGO数据没有关于黑洞旋转是否对齐还是错位的强有力的裁决。这项新研究的作者得出的结论是,该数据“分散”了黑洞轴的相同旋转对准,该论文已被接受在《物理评论》杂志上被接受。
“这是我们第一次有证据表明黑洞可能不会保持一致,这给我们一个很小的暗示,即二进制黑洞可能在茂密的恒星群中形成,”宾夕法尼亚州立大学和加二夫大学的研究员班加罗尔·萨蒂亚普拉卡什(Bangalore Sathyaprakash),纽约州立大学的研究员,曾在Ligo合作成员中编辑New Paper of New Paper of Caltech。
当然,黑洞合并可能从两种情况下都产生。为了了解太阳质量黑洞合并最常见的起源故事,Ligo科学家将需要三个以上的例子进行研究。
黑洞统计
Reitze告诉Space.com,在不到两年的时间内发现了三个恒星质量的黑洞合并,这表明Ligo将看到更多此类事件。但是,三个事件仍然不足以确切知道一旦提高其敏感性,Ligo将开始看到这些黑洞碰撞的频率。 Reitze和其他合作成员引用的乐观估计是每天一个,但即使是悲观的估计每月约为一个。这意味着Ligo可以在三到五年的运营中收集数十至数百次黑洞合并的数据。有了这些黑洞合并的集合,科学家将能够了解一般人群,而不是少数人。
大量的黑洞还可以为科学家提供更深入的研究爱因斯坦的一般相对论。根据Reitze的说法,黑洞是“纯粹的时空”,这意味着尽管它们可能是由常规物质形成的,但它们与宇宙的互动没有常规物质的特性。相反,黑洞的特征完全用其重力扭曲时空或影响其他物体的方式来描述。
相对论的理论预测了时空和重力波的存在,因此Ligo对这种现象的检测是该理论是准确的另一种证实。但是对黑洞和重力波的研究也可能揭示该理论中的裂缝。
例如,当光波穿过玻璃之类的介质时,它们可能会根据其波长(称为分散的过程)放慢速度。一般相对论指出,重力波在穿越太空时不应分散,研究人员没有看到Ligo的新数据的分散迹象。
看来,爱因斯坦是对的。 Reitze说,但是Ligo可能发现的最令人兴奋的事情之一是理论上的缺陷。爱因斯坦的重力理论经受了一个多世纪的审查,但它也与量子力学理论不符。重力之间缺乏明显的联系(通常在很大的尺度上描述宇宙)和量子力学(描述了很小的尺度上描述宇宙)是物理学中最重要的未解决问题之一。这个问题不太可能消失,除非事实证明与其中一个或两种理论存在一些仍然存在的角度。
Reitze说:“问题是,[总体相对论]在哪里分解。
在新闻发布会上,新闻发布会上说,对Ligo的检测对Ligo的检测很重要,因为它证实了该实验“从新颖性转变为真正的引力波科科学”。这台重力狩猎机器已正式证明了其阐明宇宙曾经黑暗部门的能力。
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