在近期的天文事件中,沒有什么比引力波研究更引人注目了,今年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)剛剛頒給了三位引力波研究的科學(xué)家,然而事情剛過去不過十來天,引力波研究方面又傳來大喜訊!就是北京時(shí)間10月16日22時(shí),激光干涉引力波天文臺(tái)(LIGO)和處女座(Virgo)引力波探測(cè)器合作組織聯(lián)合召開發(fā)布會(huì),宣布人類又一次探測(cè)到了來自宇宙深處的引力波!這已經(jīng)是人類第5次探測(cè)到引力波,但是這次的引力波與之前4個(gè)信號(hào)不同,這次探測(cè)到的引力波信號(hào)GW170817來自1.3億光年外兩顆中子星的并合,而且這也是全球多地科學(xué)家第一次同時(shí)觀測(cè)到引力波與其電磁對(duì)應(yīng)體。
這次引力波事件發(fā)生在今年的8月17日,當(dāng)時(shí)LIGO與Virgo的三臺(tái)探測(cè)器接收到引力波信號(hào)GW170817。這也是人類迄今觀測(cè)到強(qiáng)度最強(qiáng)的引力波信號(hào),比第一次觀測(cè)到的雙黑洞引力波信號(hào)要強(qiáng)得多。雖然中子星合并引力波與之前的雙黑洞繞轉(zhuǎn)產(chǎn)生的引力波信號(hào)非常類似,但它的持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。據(jù)說"探測(cè)器中GW170817信號(hào)持續(xù)時(shí)間超過1分鐘,而之前的雙黑洞并合引力波信號(hào)只有1秒左右。"
但讓人感到奇怪的是,LIGO與Virgo的三臺(tái)探測(cè)器在探測(cè)到引力波信號(hào)GW170817之后的1.7秒,正在太空中巡邏觀察的美國國家航空航天局(NASA)的費(fèi)米衛(wèi)星探測(cè)到了一個(gè)伽馬射線暴GRB170817A,這個(gè)伽馬射線暴和這次引力波都是發(fā)源于這次的兩個(gè)中子星合并事件,但是在時(shí)間上的差別又說明伽馬射線暴比引力波的到達(dá)晚了1.7秒鐘,愛因斯坦曾預(yù)言引力波的速度是光速,實(shí)際觀測(cè)它也確實(shí)和光速一致,而伽馬射線暴是一種強(qiáng)光爆發(fā)事件,可以說本身就是一種光,那么這兩者應(yīng)該是同時(shí)到達(dá)的,為什么會(huì)差了1.7秒呢?可能很多人看到這個(gè)差別之后,都會(huì)有這樣的疑問。
推論有兩種可能,第一種可能就是引力波不用等到兩個(gè)中子星相撞就能被探測(cè)器測(cè)到,因?yàn)楫?dāng)這兩顆中子星快速繞轉(zhuǎn)的時(shí)候,就能激發(fā)出強(qiáng)大的“時(shí)空漣漪”,發(fā)布會(huì)上對(duì)這次事件的模擬也說明了這一點(diǎn),說是在這兩個(gè)中子星合并前的一百秒鐘時(shí),它們之間的距離只有400公里,互相繞轉(zhuǎn)的速度達(dá)到了每秒鐘12圈,要知道中子星都是比太陽的質(zhì)量還大的天體,而太陽的質(zhì)量相當(dāng)于地球的33萬倍,所以這兩顆中子星的質(zhì)量可能相當(dāng)于近百萬個(gè)地球,質(zhì)量這么大的星球以這么快的速度互相繞轉(zhuǎn),當(dāng)然是可以發(fā)出強(qiáng)大的引力波長(zhǎng)距離地橫掃時(shí)空的,但是即便如此,地球上的探測(cè)器也還沒有測(cè)到,直到這兩者合并前的至少1.7秒鐘,才測(cè)到了它發(fā)出的強(qiáng)大引力波,預(yù)估這個(gè)時(shí)候兩顆中子星的距離頂多也就幾十公里,互相繞轉(zhuǎn)的速度者則可能加速到每秒鐘幾十上百圈,過程在進(jìn)行了1.7秒左右之后,最終由于強(qiáng)大的引力而合并為一體,從而迸發(fā)出了強(qiáng)烈的伽馬射線暴。
引力波與伽馬射線暴速度不一致的原因,上述的可能性相對(duì)較大一些,另外一種較小的可能則是由于光的傳播受到宇宙中物質(zhì)的影響較大,因?yàn)橛钪嬷胁⒉皇钦嬲恼婵?,恒星、星云、星際塵埃、暗物質(zhì),都會(huì)對(duì)光的速度和距離(有些物質(zhì)和引力場(chǎng)會(huì)使光產(chǎn)生折射,從而改變方向和距離)產(chǎn)生影響,但是引力波卻受這些事物的影響較小,所以引力波先到達(dá)了,而伽馬射線暴則晚了一點(diǎn)點(diǎn)。
科學(xué)家們認(rèn)為,這次中子星合并產(chǎn)生的引力波同時(shí)還能產(chǎn)生電磁波,而且這一過程還可以早就很多重金屬,合并后的中子星大概為2.47個(gè)太陽質(zhì)量,但在合并之前的兩顆中子星,則要比合并之后大一些,因?yàn)檫@個(gè)合并的過程中兩顆中子星都損失了一部分質(zhì)量,這些質(zhì)量一部分有可能被急速的旋轉(zhuǎn)撞擊甩到了宇宙空間中,另一部分則轉(zhuǎn)化成了引力波和伽馬射線暴的能量,在廣闊的宇宙空間中傳播開來。
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