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科学家探测到黑洞和中子星的碰撞, 再一次证明了爱因斯坦的伟大


admin| 更新时间:2022-05-01 21:16|点击数:未知

如果说近代物理史上最伟大的科学家是谁?相信很多朋友都会想到爱因斯坦,没错,在人类短短的数百年科学史上,在物理学上的成就最伟大的只有两个人,一个是牛顿,另一个则爱因斯坦。

牛顿提出了伟大的万有引力,告诉我们只要物体有质量,它们之间就会产生引力作用,可是万有引力无法告诉我们,引力是如何产生的以及引力的速度有多快?直到在1915年,爱因斯坦创立了广义相对论,从另一个角度来解释引力,才让我们真正搞明白引力的产生机制以及其他的谜团。

广义相对论告诉我们,有质量的物体会将周围平坦的空间压弯,在空间弯曲的过程中,物体之间就会有相互靠近的趋势,从而产生了引力效应。空间的压缩和膨胀是我们肉眼无法看见的,可是通过一些仪器却可以检测到这种引力效应。

广义相对论无疑比万有引力的适应性更强,更能够解释引力的各种现象,同时,广义相对论还预言了黑洞的存在,预言了引力波的存在。

黑洞相信大家并不陌生,它是目前我们认知当中的最强大可怕的天体,黑洞的起源是恒星,大质量的恒星生命走到尽头之后,发生超新星爆发后,内核就会发生引力坍缩变成黑洞或者中子星。

引力波在宇宙是普遍存在的,它的传播速度是光速,只要是有质量的物体在运动的时候都会产生引力波,只不过由于它极其微弱,我们在正常情况下很难探测到。爱因斯坦预言了引力波的存在,可是也没有办法真实探测到它,直到100年后,我们有了更强大的科技之后,才有了探测引力波的可能。

科学家建造了史上最强大的引力波探测器,通过这个探测器,成功探测到了黑洞合并时产生的引力波,后来又探测到了中子星合并产生的引力波。通过这些例子我们可以看到,即使是使用强大的引力探测器,我们也只能探测到一些强大宇宙爆发现象产生的引力波,例如:黑洞合并,中子星合并等,而那些爆发效应比较弱的引力波,我们还是无能为力。

不管是黑洞的合并还是中子星的合并都会产生比较强大的引力波,可以被我们探测到,可是我们却没有探测到第三类的引力波,那就是黑洞和中子星的合并产生的引力波。难道这类碰撞不会产生引力波?当然不可能,黑洞和中子星上宇宙中最为强大的两种天体,它们的碰撞融合必然也会产生引力波。

我们之所以没有探测到此类引力波,主要是因为这种现象在宇宙中比较罕见,发生的次数特别少,可是只要宇宙中发生过黑洞和中子星的碰撞合并,那么产生的强大引力波就有可能被我们探测到。

功夫不负有心人,经过不断的努力,去年,科学家终于首次探测到了黑洞和中子星的碰撞产生的引力波信号,是来自于9亿光年之外的一个黑洞和一个中子星的碰撞。首次探测到黑洞和中子星的碰撞引力波信号之后,仅仅过去了10天的时候,再一次探测到了另一个方向的相似引力波信号,它是来源于10亿光年外的黑洞和中子星的碰撞。

黑洞和中子星的碰撞被我们观测发现,对于科学家来说是一个振奋的消息,马上启动天文望远镜对这两片区域进行电磁波信号的探测,若是能够探测到电磁波信号,对于我们研究黑洞和中子星的碰撞机制,有着重要的作用,可是在这两片碰撞区域,我们却没有发现任何的电磁波信号,这让科学家感到不可思议。

要知道,在过去,不管是黑洞的碰撞还是中子星的碰撞,除了会产生强烈的引力波信号之外,还会产生强烈的电磁波信号。可是现在,黑洞和中子星的碰撞却没有电磁波信号的传出,这个结果让科学家产生了极大的兴趣,可见,黑洞和中子星的碰撞跟其他的碰撞合并模式还是有很大不同的。

科学家通过研究后认为,黑洞和中子星的碰撞合并过程,有可能并没有我们想象的那么爆裂,而是以一种比较温柔的模式完全合并。这种合并模式更多的类似于吞噬,黑洞吞噬掉中子星,我们都知道,黑洞的强大来源于它的质量产生的强大引力。

而黑洞的强大引力也让它具备了可怕的吞噬特性,任何物质和天体只要进入它的范围,都会被它不断撕裂吞噬,光和电磁波都无法逃逸出来。中子星跟黑洞有着共同的起源,都是由大质量恒星演变而来,在很多方面都有相似之处。

中子星的体积并不大只有数十公里,可是它的质量却丝毫不亚于一个普通的恒星,中子星即使跟恒星发生碰撞,最终被毁灭撕裂的也基本是恒星,而中子星受到的损伤会非常小。

可是中子星一旦跟黑洞相遇,那碰撞的结果就会发生不同,黑洞强大的吞噬能力让中子星也无法避免,只不过由于中子星的密度特别大,引力也非常强,黑洞想要完全撕裂吞噬它不是那么容易,在碰撞融合的过程中,同样也会产生巨大的引力波以及发生强大的电磁波。

只不过碰撞产生的电磁波无法从黑洞逃逸出来,也无法让我们探测到,而此次科学家能够连续两次发现黑洞与中子星的碰撞产生的引力波信号,说明人类对于引力波的探测能力正在一步步加强,相信在不久的将来,我们还会探测到更多的黑洞与中子星的碰撞引力波信号。

事实上,根据我们对目前宇宙的了解,黑洞与中子星的碰撞合并有可能并不比黑洞与黑洞,中子星与中子星的碰撞合并少,要知道,宇宙中主流的恒星系是双星系统,也有不少的多星系统,反而是类似于太阳系这样的单星系统是非常稀有的。

两颗恒星以上组成的恒星系统,恒星一旦走到尽头就会发生演变,太阳质量的恒星会演变为白矮星,而大质量的恒星则会演变为中子星或者黑洞。而那些双星系统以及多星系统,一旦走到尽头,基本都会发生各种碰撞融合,尤其是在宇宙的早期,这种碰撞融合有可能更多。

我们之所以很少探测到它们的引力波,一个原因是我们的探测能力还比较弱,作用效应不是特别强的引力波我们探测不到,另一个原因则是很多目标离我们较远,发生碰撞产生的引力波还没有来到太阳系。不管是哪种情况,科学家能够探测到黑洞与中子星碰撞的引力波信号,再一次证明了爱因斯坦的伟大,他不愧是科学家公认的科学界第一。

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