“跳出我星光”的合并雙中子星產生引力波
超大質量的雙黑洞可能比以前預期的數量更少,一對“搭檔”黑洞隱藏在各自大星系的中心,它們彼此繞轉,天文學家的發現不是憑借經驗判斷,而是對非常大型射電望遠鏡陣列 (VLA)的觀測資料進行了分析。在大星系的中心寄居黑洞天體,它的質量相當于太陽質量的數百萬倍,兩個超大質量黑洞在兩大星系的碰撞時會越靠越近,“雙黑洞”在近距離的軌道上演了一場“宇宙好舞蹈”的大戲,天文學家擔當了黑洞令人眼花繚亂的“雙人舞”評委,他們不會以經驗積累和情感渲染的標準進行評判,而是用數據和邏輯說話。“雙人組合”黑洞不會永久地留在“旋轉舞臺”,它們最終將合并為一個質量更大的黑洞,科學家在黑洞合并過程中發現,長期以來搜尋的最強引力源發出了引力波。引力波是一種理論假設,未得到直接觀測的證實,諾獎委員會不會將諾獎授予僅提出理論假設的科學家。
布蘭戴斯大學的戴維·羅伯茨解釋說,引力波的觀測和研究處在天體物理學領域的最前沿,科學團隊的探測給宇宙學研究帶來了新的氣息和思路。盡可能地取得有關引力波源的信息。世界上的天文學家進行了穿越銀河系的大搜索,監測了快速旋轉脈沖星,力求探測到“久違”的引力波。天文學家在項目研究中采用了測量脈沖星信號移動的方法,這是由引力波對時空纖維結構彎曲時引起的結果。脈沖星是高速旋轉、超大密度的中子星,它發射類似宇宙燈塔的光束和射電波,中子星可作為“宇宙時鐘”,天文學家做到了精確測量中子星的旋轉率。
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羅伯茨和同事在研究中采用了星系樣本,被稱之為“X—型射電星系”,它的特別結構指示了一種電波——超速粒子噴發的可能性。在星系中心黑洞周圍急速旋轉的物質粒子在噴射過程中改變方向,天文學家指出,噴射方向的改變由另一個更早的合并者引起。雙黑洞的合并過程引起了黑洞旋轉軸的變化,也引起了圓盤噴射軸方向的變化。科學團隊研究了更早的100個類似星系,查閱了VLA的檔案數據,他們從中制作了52個星系的細節性圖像,在圖像數據分析的基礎上,他們給出了結論:只有11個星系屬于真正的候選對象,11個星系發生過合并事件,星系合并引起了射電噴發的方向改變,而其它星系發生的噴射方向改變由別的原因引起。
經過數據分析得出了結論,天文文學家估計,不到1.3%的擁有射電噴射的星系經歷了兩個星系的合并事件,低于之前預期數量的5倍。與之前的估計相比,“X—型射電星系”的非常長波段引力波出現了明顯下降。人們對基本物理學的認識水平不斷提升,通過電磁輻射或射電波的方式對天體進行觀測,重要的在于將引力波和此類天體建立聯系。物理學家以形象的語言將引力波描述為時空中的漣漪,幾何物理學的天才——阿爾伯特·愛因斯坦在1916年預言了引力波,廣義相對論是他的理論預言基礎,從對一顆脈沖星繞另一顆恒星旋轉的觀測中取得了引力波存在的第一個證據,約瑟夫·泰勒和拉塞爾·赫爾斯在1974年發現了脈沖星和恒星的“雙星組合”,它們對這對雙星系的觀測長達10多年,它們的軌道正在衰減,如同從愛因斯坦方程式預測的那樣,衰減率的精確度強烈地顯示出引力波帶走了這對雙星系的能量。
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【“跳出我星光”的合并雙中子星產生引力波】泰勒和赫爾斯在1993年獲得了諾貝爾物理學獎,他們的長期觀測證實了理論預言的引力波效應,然而,迄今未找到引力波存在的直接證據。即使找到了,愛因斯坦本人也不可能再次獲得諾貝爾物理學獎,諾貝爾獎不會頒給過世的科學家。諾貝爾獎只是一種榮譽,科學家從事科學活動的動力既來自于為人類謀福利的目的,也來自于對自然奧秘探索的向往,一個是經濟學的動力,一個是科學的動力,科學活動的結果推動了人類文明的進步,大多數人可能認為,追求財富增長產生了人類文明進步直接和最大的動力。羅伯茨和布蘭戴斯大學的本科生杰德·科恩、盧津共同合作,兩名本科學生在科研項目中主要負責從 VLA檔案庫收集數據,制作星系圖像,位于印度班加羅爾的拉曼研究所的兩位研究人員參與了圖像制作活動,《天體物理學雜志通訊》和《天體物理學雜志增補》發表了他們的成果。
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