自 5 年前科学家首度发现重力波证实爱因斯坦广义相对论至今,重力波事件已经不是什么大新闻,不过最近 LIGO 最新探测到的重力波事件相当有趣,来自两个质量相差甚大的黑洞碰撞,我们将能利用该系统来验证广义相对论中另一个尚未经检验的预测。
当太空中 2 个大型物体碰撞或带质量物体呈加速度运动时,会在整个时空结构中产生涟漪,也就是爱因斯坦广义相对论预测的重力波。2015 年时,人类首次直接探测到重力波事件“GW150914”证实广义相对论,为近代天文壮举之一,不过自那之后,由于 LIGO 与 Vergo 探测灵敏度不断提升,迄今已发现 10 个黑洞合并之重力波事件(还有另一个为双中子星并合事件),多到趋于平凡。
去年,LIGO 与 Vergo 在经历设备升级之后展开第三期观测(O3),不到 2 周时间就收到一个奇怪新讯号,称为 GW190412,距离地球约 19~29 亿光年,其谐波频率是一般事件频率的 2~3 倍。
研究团队表示,这次重力波声音听起来非常独特,就像乐器发出的泛音,说明碰撞的两个黑洞质量相差非常大(来自不同黑洞轨道的重力波频率也不同),较大黑洞可能产生较低频率,较小黑洞则产生较高频率,而爱因斯坦在广义相对论中也预测了高次谐波(higher harmonics)重力波事件;现在,科学家果真观察到它们了:GW190412 事件中 2 个黑洞质量分别为 8 个、30 个太阳质量。
至于过去探测到的 10 个双黑洞并合事件,俩俩黑洞质量都差不多大。随着质量差异甚大,天文学家将能更精确测量系统多种属性,比如黑洞系统距离地球有多远、黑洞绕其轴旋转的速度有多快等,并且研究人员未发现这次数据与广义相对论的预测有什么差异。
假如未来 LIGO 与 Vergo 发现更多类似的重力波事件,也许我们将再度欢呼爱因斯坦又成功预言了一项天文景象。
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(首图来源:美国企业研究院)
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