@ 2015.09.21 , 17:01
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科学家预测黑洞对撞或产生时空涟漪

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哥伦比亚大学 Zoltan Haiman 所制作的图片,示意两个互相缠绕的黑洞

说到致命吸引力,谁能比得上这俩——在一个遥远的星系,有两个黑洞正互相环绕着对方旋转跳跃,不断地被对方巨大的引力所吸引。这将会导致的结果是两个黑洞的碰撞,而这样的碰撞将会产生超过1亿颗恒星爆炸所产生的能量。

黑洞的碰撞至少在未来100,000年内并不会发生,即便发生了它对地球产生的影响也微乎其微。这个双黑洞系统距离地球有大约35亿光年的距离,但系统的碰撞所产生的时空涟漪会让地球上的科学家们有更好的研究广义相对论的机会。

今天《自然》上的一篇论文提供了更多的证据,表明类星体 PG 1302-102 内部的两个黑洞可能确实在合并

通过测量来自类星体的光,研究小组注意到它每五年在亮度上所产生的偏移是由其内部的两个相互环绕的黑洞所造成的。就像救护车作为声源在开过你身旁的时候鸣笛声更大一样,在类星体中当其中一个黑洞把类星体系统拖地离地球更近时,来自这个系统的光线更亮,这是一个简单的多普勒效应。

科学家们发现,位于 PG 1302-102 中心的双黑洞系统,比其它任何所知的双黑洞系统都要更加靠近对方。这两个黑洞之间的距离大约是一个太阳系的大小——从宇宙的角度看,这不过就是扔石子扔出的一段距离。

在大部分星系的中央都有一个黑洞,当两个星系相互合并时,星系中央的黑洞就会受引力影响互相环绕。这就是 PG 1302-102 中两个黑洞相遇的方式。但在通常情况下,两个黑洞都不会靠近到会导致碰撞发生的程度。

当这种罕见的情况发生时,确实是宇宙一大奇观。碰撞的能量不仅会卷走周围所有的形体,而且碰撞还会释放出引力波——100年前爱因斯坦所预测的“时空涟漪”,在这个时候可能被真正证明存在。

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来自 Wikipedia 引力波词条中所提到的引力波源-“大质量和超大质量黑洞”以及“星系合并”:

大质量和超大质量黑洞

哈勃太空望远镜拍摄的双天线星系,星系的碰撞很有可能导致其中心超大质量黑洞的合并
来自大质量和超大质量黑洞(即“星系质量”)的引力辐射存在两种形式:一种是超大质量黑洞的合并,另一种情形是大质量黑洞对小质量致密天体的俘获所释放的引力辐射。两者的合并模式不同,因此所发出的引力波形、理论的预测能力以及侦测方法都有所不同。

星系合并
参见:超大质量黑洞
两个超大质量黑洞的合并,就是恒星质量黑洞合并的加强版。由于参与的质量很大,其引力辐射的频率很低,但振幅却相当高。因为有效信号振幅和黑洞质量基本成近似线性关系,在相同距离下质量为106倍太阳质量的大质量黑洞的引力辐射振幅约为10倍太阳质量的黑洞引力辐射的105倍(h ~ 10−17)[59]。这意味着空间探测器对于这类信号会具有非常高的信噪比,无论这类波源位于宇宙间哪个角落[60]。现在一般认为在大多数星系中心都存在质量至少在106倍太阳质量以上的大质量或超大质量黑洞,并有证据表明超大质量黑洞的质量与其宿主星系核的质量成正比关系。与恒星不同的是,星系之间发生碰撞的概率相当高,例如蛇夫座的星系碰撞残留物NGC 6240,当中含有两个分别来自原星系的超大质量黑洞[61]。在两个星系合并后,两者中心的黑洞会逐渐向新形成的星系中心漂移并最终发生碰撞,这一机制说明宇宙间超大质量黑洞合并的几率是相当高的[31]。

如果你拿不出10万年的时间来等待(#废话!)两个黑洞相互碰撞,我们还有别的希望:论文的作者认为运用现有的技术,我们很快可以找到更早碰撞的双黑洞系统。

[keep_beating via popsci]


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TOTAL COMMENTS: 28+1

  1. SAIHDOAS
    @2 years ago
    2938074

    头痛…………………

  2. scythe
    @2 years ago
    2938078

    既然是时间涟漪,何必十万年以后呢

    再说,十万年时光里,没准我们自己就在身边造出黑洞了

    [20] XX [5] 回复 [0]
  3. 水镜柒奇
    @2 years ago
    2938079

    10万年后,幸运个P啊!

    [14] XX [0] 回复 [0]
  4. Tzwcard
    @2 years ago
    2938081

    看到爽黑洞我立刻回去看作者名。。。

  5. 喵喵
    @2 years ago
    2938094

    就是想观察时间这东西本身的涟漪是吗?

  6. 2938096

    我想成为第一个插黑洞的男人,
    NASA可以把我投到那里去,
    因为我可以一下插两个。
    那里有我必须要插的洞,
    宇宙的处,
    必须要由我来破。

    [61] XX [12] 回复 [0]
  7. sakurasa
    @2 years ago
    2938099

    原文标题《COLLIDING BLACK HOLES MAY DISRUPT THE SPACE-TIME CONTINUUM IN 100,000 YEARS》似乎和《科学家预测黑洞对撞或产生时间涟漪》不太一样吧?(时间涟漪是什么鬼……)

  8. KEEPPOOPING
    @2 years ago
    2938100

    屁大点事。

  9. 龙牙山
    @2 years ago
    2938120

    真是万分期待呢!

  10. 2938141

    @sakurasa: 没文化真可怕。100年前广义相对论就预测了时空涟漪了,这几年它有了个相对fancy的名字叫重力波,但在宇宙学的背景下采用广义相对论解释,用时空涟漪(ripple in space-time)你有什么不满,这是爱因斯坦自己的原话。黑洞解是什么?ds^2 = – (1 – 2M/r) dt^2 + dr^2/(1-2M/r) + r^2 (d^theta^2 + sin^2theta dphi^2) 如果它发生运动的话dt^2项会怎么样?这不是涟漪是什么?是宇宙的屁?任何人看到式子第一个印象就是ripple,他是最准确,最直觉的解释。黑洞相撞都不产生涟漪还有什么可以产生?

    [10] XX [23] 回复 [0]
  11. 时间联谊
    @2 years ago
    2938149

    楼上的文化程度直冲天际!

    [18] XX [0] 回复 [0]
  12. sakurasa
    @2 years ago
    2938151

    @shq:
    把“ripple in space-time”译为“时空涟漪”当然没问题啦~
    可是标题里是“时间涟漪”呀,
    你看,着不是把2楼误导了么?

  13. Wolfram
    @2 years ago
    2938153

    @shq: 有文化更可怕

  14. sakurasa
    @2 years ago
    2938154

    @shq:
    我只是想吐槽一下戳憋字而已啦,别那么激动嘛~

  15. 哎哟喂呀
    @2 years ago
    2938169

    差点连题目都没看懂

  16. 哈哈哈下吧掉了
    @2 years ago
    2938172

    @lala: 大哥,你去黑洞连精子都不算

  17. 哈哈哈下吧掉了
    @2 years ago
    2938174

    @lala: 呃,要不要这么慷慨

  18. 看天青
    @2 years ago
    2938184

    标题毛意思,引力波不是一定会有么,什么叫或产生

  19. 火锅大将军
    @2 years ago
    2938197

    35亿光年,那早就撞完了吧,没准还形成新的星系了

  20. 百得
    @2 years ago
    2938206

    什么我们你们?他们吧!再说十万年以后人类还在不在都是个问题呢!

  21. 梦游的肥皂泡
    @2 years ago
    2938214

    @lala: 你的……太小,你见过金针菇捅破玻璃窗的吗?

  22. 2938255

    @梦游的肥皂泡: 我的钻头可是突破天际的

  23. 修铁路的
    @2 years ago
    2938358

    35亿光年的距离。这么说这事已经过去35亿年了。即使发生时间涟漪了人么又能怎么观测呢?

  24. 粉骨碎龙
    @2 years ago
    2938432

    狄拉克之海上的涟漪。。

  25. 跑的比光快
    @2 years ago
    2938640

    如果引力跑的比光快。。。

  26. 2938714

    「来自这个系统的光线更亮,这是一个简单的多普勒效应。」……

    WTF?多普勒效应和亮度有毛关系?

  27. 二是我二
    @2 years ago
    2939089

    让我回到从前吧,我已经记住了一百注奖池上亿的彩票号码、房价上涨的时间、股票买进和买出的时间,现在就差穿越回小时候了,快点吧,科学家们

  28. 3074796

    我是特意来挖坟的。这篇文章是2015年9月16日在“Nature”发表的,就在发表前两天,也就是9月14日,LIGO已经发现了两颗黑洞融合形成的引力波。文章的最后一句是:“作者认为以我们现有的技术,可以发现更多碰撞的双黑洞系统。”预测简直是惊人的准确啊

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