兩個巨星在一起了,我說的不是抖森和黴黴!

類別: 新奇

(文/calo)眾所周知,今天發生了兩個非常非常勁爆的大新聞。對,你們肯定也聽說了,一方面LIGO的科學家們宣佈又一次觀測到了引力波(此處應有掌聲)!另一方面,泰勒·斯威夫特(黴黴)和湯姆·希德勒斯頓(抖森)在一起了!簡直令人興奮得嗷嗷叫。

兩個巨星在一起了,我說的不是抖森和黴黴!

“又發現引力波啦!”“嗷!!”“泰抖戀愛啦!”“嗷!!!”圖片來源:zootopia

什麼,你說一件事情雖然震驚很好理解,另一件事情就弄不清楚了?

嘛,其實如果你已經瞭解了“泰抖戀”,那麼引力波這一樁,其實也是挺好理解的啦:簡單點說,它們都是“兩個巨星”“在一起”“被發現了”嘛

擇日不如撞日,今天就拿這抖森和黴黴這件事,用Q&A的形式簡單說說引力波吧。

兩個巨星在一起了,我說的不是抖森和黴黴!

快講,我要聽!。圖片來源:tinypic.com

Q:內個,什麼是引力波?

A:有質量的物體——無論你是黴黴、抖森,還是太陽、黑洞——都會使周圍的時空發生扭曲,就像你站在蹦床上會使蹦床向下凹陷一樣。物體的質量越大,時空就扭曲得越厲害。

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正如站上蹦床的黴黴讓蹦床扭曲,有質量的物體也會扭曲它周圍的時空。圖片來源:instagram

當質量非常非常大的東西,比如兩個黑洞,引起的時空扭曲也大得驚人。就像黴黴和抖森熱舞時內心泛起漣漪一般,如果兩個黑洞快速相互繞轉,它們周圍的時空就會形成“漣漪”。這些時空的曲率變化會像波一樣向外傳播,也就是所謂的引力波。

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“時空的漣漪”。圖片來源:wolfram.com

Q:那引力波要怎麼檢測呢?

A:這個問題讓科學家們犯難了一百年了。理論上,引力波通過地球的時候會能拉伸和壓縮地球——就好像抖森和黴黴相戀的訊息擠壓著你們的小心臟一樣。但由於這個扭曲幅度非常非常非常小,對於從極遙遠地方傳來的引力波,我們全無知覺。

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抖森和黴黴相戀的訊息讓圍觀群眾的心也泛起了漣漪。

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理論上,引力波經過地球時會對地球進行擠壓拉伸,但像圖片中的狀態是極度誇張後的示意圖。事實上,這樣的變形非常非常微小,但利用地球上的兩臺LIGO(紅點所示),我們可以將引力波帶來的變化探測到。圖片來源:World Science Festival

還好,這樣微小的差異,也能被美國的兩臺精密儀器——LIGO所探測。在羅德島,記者能拍下令人訝異的約會照片,而在路易斯安那州的列文斯頓和華盛頓州的漢福德,科學家能傾聽來自宇宙深處的聲音。

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LIGO的工作原理示意圖。原本一束鐳射在經過一個半透鏡後,朝向兩個互相垂直的方向前進,通過反射鏡反射回來並重新匯聚。按照設計,匯聚後的鐳射會因為干涉而相互抵消。但在引力波經過時,反射鏡與半透鏡的距離會被改變,從而測量到引力波。圖片來源:media.giphy.com

Q:這次他們發現的引力波來自哪裡?

A:來自14億光年外的兩個黑洞的併合。黴黴和抖森在娛樂圈算是當紅巨星了吧,但跟這倆比起來,“重量級”直接可以忽略。這次發生併合的雙黑洞,一個有14.2倍太陽質量,一個有7.5倍太陽質量。去年12月26日,它們產生的引力波傳到地球,就是今天宣佈探測到的引力波事件GW151226。知道這個訊息的科學家們直接連聖誕節都不過了趕去檢驗,這項工作必須特別小心謹慎,於是他們馬不停蹄分析資料,還是檢驗了小半年才公佈結果。

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這次的雙黑洞併合過程示意圖。圖片來源:LIGO/T.Pyle

它們邂逅,靠近,最終轉到了一起——比長腿“泰抖”那種“在一起”可徹底多了兩個黑洞在短短一秒內相互繞轉了55圈,將相當於一個太陽的質量轉化成能量以引力波的形式被釋放出去,最終併合成了一個有20.8倍太陽質量的黑洞……這個併合後的大傢伙,還已經比之前那次觀測到的雙黑洞都輕了很多了。

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兩個黑洞的最後一秒。圖片來源:ligo.org

Q:之前那次?

A:對啊,去年9月科學家就第一次探測到過引力波,代號GW150914,是29倍太陽質量的黑洞和36倍太陽質量的黑洞併合發出的。那一次的資料也經過了重重考驗才在今年2月被公佈。

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現在,科學家們總共已發現了兩起確定的引力波事件(GW150914和GW151226)和一次疑似引力波事件(LVT151012)它們的質量如圖所示。圖片來源:LIGO

就像早在今年5月就有人拍到抖森和黴黴翩翩起舞,人們震驚倒是都震驚了,但也有人覺得那次事件只不過是偶然。不過,這次的引力波訊號也通過了物理領域黃金標準的檢驗,科學家也終於在今天凌晨公佈了結果。“引力波存在”這件事,就如同“泰抖戀”一樣證據確鑿了。

Q:那這次發現對我們有什麼影響呢?

A:呃,你說的是哪個發現? 黴黴的戀愛翻開新的篇章大概能幫她開拓出一種前所未見的音樂風格,比如下張專輯可能會有英倫風的鄉村歌曲。

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至於這次的引力波嘛,翻開的則是理解宇宙的新篇章。按LIGO科學合作組織成員胡一鳴的說法:“在天文學裡面,一次探測是發現,兩次探測可以談統計,三次探測就可以談分佈了。雖然略微誇張,但是通過GW151226的發現,標誌著LIGO從探測器真正向著天文臺的蛻變。”這樣的蛻變,將幫助我們——地球人——更好地理解引力的本質,並利用引力波這種嶄新的工具去探索尚未被理解的宇宙奧祕。

Q:未來會怎麼樣?

A:一切皆有可能。今年秋天,LIGO會進行第二次觀測執行;年底,義大利卡思契納的Virgo強勢加入聯合觀測;明年,高新LIGO(aLIGO)還將完成全面升級。在這些改變的支援下,沒有人知道科學家將觀測到什麼令人驚喜的結果。隨著“引力波天文學”的發展,人類對恆星演化、黑洞形成乃至宇宙執行的理解將變得更深。在未來,我們看待和利用這個宇宙的方式可能會和之前完全不同。

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想起來就開心呀!圖片來源:tumblr.com

PS:說了那麼多,還是覺得黴黴對你更加吸引?嘛,這也無可厚非啦,畢竟,跟你和有著巨大質量,卻遠在14億光年的雙黑洞相比,就在地球上的黴黴和你之間的萬有引力還是更大些(沒錯,我們算過了的)。

(編輯:Ent,Steed)

來源:果殼

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想聽來自LIGO的研究者講更多引力波發現的故事嗎?

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兩個巨星在一起了,我說的不是抖森和黴黴!原文請看這裡