英文原文:This revolutionary discovery could help scientists see black holes for the first time
在所有关于自然界的奇特现象中,超大质量的黑洞是最为神秘的,因为它们完全无法被观测到。但这一状况可能即将改变。
黑洞是时空结构中的深井,会将所有靠近它们的物质吞噬,而超大质量的黑洞则是最深的井。这些空洞是由密度极高、质量比我们的太阳大数千倍甚至数十亿倍的物体创造的。
黑洞产生的引力场可以吞噬一切靠近它的物质,连光都无法逃脱。这意味着物理学家无法通过任何仪器观测到黑洞。虽然黑洞不发光,但在一定的条件下会释放大量的引力波,即宇宙时空中的涟漪,就像池塘表面的涟漪一样。
尽管目前还未人监测到引力波,但世界上还有一些仪器正在等待着捕获它们。
爱因斯坦在 1916 年第一次预测了引力波的存在。根据他提出的广义相对论,两个黑洞在宇宙中相遇时,会加速至高速运动,从而产生引力波。
比如,当两个星系碰撞时,位于它们中央的超大质量的黑洞也会碰撞。首先,它们会上演一场死亡的宇宙之舞,较小的黑洞盘旋着靠近较大的黑洞。越接近灭亡的最后时刻,小黑洞的速度就越大,这个加速的过程中就产生了引力波。
天体物理学家目前正设法用激光干涉引力波天文台之类的仪器,观测由两个正在融合的黑洞释放出的引力波。
“探测引力波可能是天文学家在观测黑洞领域的重要转折,”弗罗里达大学知名物理学教授 Clifford Will 对美国商业网站 Business Insider 解释称,“我们可能有机会验证广义相对论没有验证的部分。”Will 曾师从著名天体物理学家 Kip Thorne 学习。
因为人们此前从未测到过引力波,天体物理学家仍在琢磨如何找到它们。他们搭建了计算机模型,来预测黑洞融合时将产生的引力波的类型。
引力波与无线电波类似,都有特定的频率。比如说,电台对应的数字就代表电台发射的频率。
现在,天体物理学家们对于两个黑洞融合产生的引力波的频率仅有一个初步概念,因为这很罕见并且很难找到。实际上,直到今年 4 月,天体物理学家们才宣布探测到了引力波。
根据美国 Astronomy Now 杂志的报道,马里兰大学天文学助理教授 Suvi Gezari 称,相信已经观察到两个互相靠近的超大质量黑洞,它们发出了强大的引力波。如果结论正确,将有望在未来十几年或者几十年内观测到两个黑洞靠得越来越近,最终合二为一。
因此,就像你摆弄收音机搜索频道一样,天体物理学家们基本上也是这样摆弄探测仪器,只是他们不知道什么物体会发射他们要找的信号。
探测引力波可能会给天文学带来一场革命,因为这可能会给科学家们带来一种全新的观测宇宙的方式。有了这种新工具,他们可以用以前从未用过的方法来检验广义相对论。
译者: 马越