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潛江歐洲航天局動畫模擬黑洞的合并過程

2020-09-16 14:05 閱讀 62300

據國外媒體報道,如果我們能夠看到引力波,將會觀察到兩個黑洞碰撞在一起的情景。引力波是時空中產生的漣漪,能夠揭曉宇宙在140億年前是如何形成的。目前,歐洲航天局使用計算機模型制作了一個動畫視頻,呈現黑洞碰撞對宇宙結構產生的影響。

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這個模擬動畫呈現的是黑洞極端引力環境下氣體中復雜電場和磁場交互作用,到目前為止,引力輻射從未被直接觀測到。

外部紅色片狀結構預示著當天文學家通過望遠鏡最終發現引力信號時所看到的哪種“閃光”,這是很難進行測量的。

經過數十年的技術研發和實驗,最新研制的一款陸基探測器能夠提供非常精確的靈敏度。目前,最新一項研究表明,引力波要比之前想像的更加神秘。這項研究報告發表在近期出版的《科學》雜志上。

澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)賴安-香農(Ryan Shannon)博士對引力波進行了11年研究,為了尋找引力波,香農博士帶領研究小組使用高精密度帕克斯望遠鏡監控一組“毫秒脈沖星”。

體積較小的毫秒脈沖星能夠產生非常有規律的射電脈沖,其作用相當于太空時鐘。科學家記錄了脈沖信號的到達時間,精確度達到一百億分之一秒。愛因斯坦理論認為,引力波穿過地球和一顆毫秒脈沖星將壓縮和延伸空間,改變兩者之間的距離大約10米,這與兩者的太空距離相比非常小。但是這一變化將改變脈沖星信號到達地球的時間,雖然變化非常小。


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香農和同事研究毫秒脈沖星11年時間,這一時間內應當發現引力波,然而他們卻未發現任何引力波的跡象。香農博士說:“盡管如此,這并不代表愛因斯坦關于引力波的理論是錯誤的,我們猜測可能與黑洞快速碰撞合并有關。”

澳大利亞莫納什大學博士后研究員保羅-拉斯基(Paul Lasky)博士指出,很可能是環繞黑洞的氣體產生摩擦力,并抵消了這些能量,從而使黑洞合并的速度非常快。

無論是何種解釋,都將意味著如果天文學家希望通過定時脈沖星探測引力波,都必須花費許多年時間。小型黑洞(太陽質量數倍)碰撞合并將產生高頻率引力波,通過陸基探測器能夠探測到,但是位于星系中心的大型黑洞(太陽質量數百萬倍)將產生頻率非常低的引力波。航天局這次模擬動畫,讓這一物理現象可視化。讓人們能更好的理解此現象。