引力波探测黑洞或来自宇宙初期

文章作者:lili | 2016-08-16
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人类对黑洞的研究从认识黑洞的第一天起就开始了。这次有新发现的探测器叫LIGO,LIGO主要用来监测等距(无引力波)且相互垂直两个方向距离(有引力波)的细微变化。此次探测黑洞的结果或来自宇宙初期,对宇宙起源 有一定的现实意义。

LIGO探测到的黑洞或形成于宇宙初期

恒星质量黑洞在大质量恒星爆发为超新星后形成,而超大质量黑洞则是位于星系中央的“怪兽”,约百万甚至亿级太阳质量。

 据国外媒体报道,LIGO探测到的黑洞是否形成于宇宙初期?自从2015年夏天首次探测到引力波之后,物理学家们在研究过程中便提出了这个问题。在新的研究中,问题的答案可能是原始黑洞。激光干涉引力波天文台(LIGO)发现在距离地球大约13亿光年的两个黑洞毁灭性碰撞产生了引力波,并在2月11日宣布了这一发现。这项发现证明了爱因斯坦广义相对论的正确性,预示着引力波天文学新纪元的来临。

通过精确的测算,被称为GW150914的引力波信号表现出两个质量分别为29个太阳质量和36个太阳质量的黑洞,被困在彼此的轨道中,最终导致了它们相互碰撞,并合为一体。这并不是第一次探测到引力波,而是第一次天文学家们能够观察到宇宙中能量巨大的碰撞的内部细节。更棒的是,LIGO探测到的引力波完美验证了科学家们关于黑洞是什么和它们在合并前后是如何表现的理论预测。

6月14日发布的第二份关于探测到引力波的声明证明了第一次的探测并不是侥幸成功。随着这项里程碑式的发现得到证实,而问题也随之浮出水面。在当今宇宙中发现的普通黑洞通常分为两大类:恒星质量黑洞和超大质量黑洞。恒星质量黑洞在大质量恒星爆发为超新星后形成,而超大质量黑洞则是位于星系中央的“怪兽”,约百万甚至亿级太阳质量。简而言之,形成GW150914的两个黑洞质量极大,不可能是两个恒星质量黑洞碰撞并合二为一而形成的。那么,它们究竟是什么种类的黑洞?

在近期发表的两篇论文中,研究学家们试着确认这两个黑洞的起源,得出了它们可能形成于宇宙诞生初期的结论。换句话说,LIGO可能见证了两个最原始的黑洞的碰撞。而且后期探测到相似的黑洞碰撞可能给出了原始黑洞是否组成了宇宙中大部分消失质量的线索,这些大质量的天体是否就是天体物理学家们一直在寻找的暗物质

一些宇宙进化模型预测黑洞在大爆炸后不久便大规模形成。早期宇宙充满了密度极大的物质节点,在彼此引力的相互作用下坍缩,形成了许多大质量黑洞。尽管黑洞被认为随着时间的流失终会由于霍金辐射而蒸发消失,科学家们认为许多原始黑洞依然存在,增加宇宙消失的质量,导致观测到怪异的星系与看起来明显比可见物质的质量大得多的星系团

科学家们对这些原始黑洞的质量与LIGO该多久进行一次探测争论不休,但显然这个引力波天文学的新领域已经成为当代天体物理学和宇宙学最炙手可热的谜团之一。原始黑洞是不是问题的答案,只有时间才能证明一切。在我们知道暗物质究竟隐藏在哪里之前,我们还得多多探测这类大小特异黑洞的碰撞现象。

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