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解码引力波信号最近股市为什么大跌 “弦外之音”验证黑洞“无毛”形象

时间:2019-09-27 23:53来源: 作者:admin 点击: 180 次
    在宇宙中,能够吞噬一切光线和物质的黑洞,像一个神秘莫测的影子。百余年来,它频频被人类所“察觉”,却又总是难以理解。4年前,两个黑洞合并产生的引力波信号被捕捉到,科学家将引力波转化成声波,人类开始“听”到黑洞。5个月前,全球多地天文学家同步公布首张黑洞真容,人类终于“看”到了黑洞。  近日,人

  

  在宇宙中,最近股市为什么大跌可以兴许吞噬统统光泽和物质的黑洞,像一个隐秘莫测的影子。百余年来,它几次被人类所“察觉”,却又老是难以领会。4年前,两个黑洞归并产生的引力波信号被捕获到,科学家将引力波转化成声波,人类最先“听”到黑洞。5个月前,环球多地天文学家同步发布首张黑洞真容,人类终于“看”到了黑洞。

  克日,2019年6月牛市开始人类再次破译黑洞暗码。科研职员在《物理评述快报》刊文称他们“听懂”了一个新生黑洞的“声音”。并发现通过说明这种“发声”模式的特性,可以获得黑洞的质量和自旋。这一功效,与用其他要领说明黑洞归并产生的引力波信号获得的新生黑洞的质量和自旋同等,进而证实白爱因斯坦广义相对论是精确的,黑洞作为“光头巨人”的无毛定理,也被验证。

  “钟响”中包孕黑洞属性

  100多年前,爱因斯坦的广义相对论曾预言,如果两个黑洞在宇宙中碰撞,会归并产生一个新的黑洞,2019牛市来了吗其落生后的“振动”,即引力波,就像被撞击的钟一样,产生反向声波向外撒播。然而,100多年已往了,新生黑洞及其产生的引力波如故是个谜团,迟迟未被人类窥探。

  2015年9月14日,科学家用美国激光过问干与引力波天文台(LIGO)初次探测到,在13亿光年外,财经报道股市行情两个黑洞彼此绕转、扭曲地融会在一路,辐射出携带着黑洞的质量和自旋信息的引力波。这个变乱被定名为GW150914。

  当科学家们消除探测器噪音并放大引力波信号后,他们调查到了一个波形,该波形在衰减之前会敏捷加强。当他们把这个信号转换成声音时,听到了相同“唧唧”的声音。

  “引力波发出的‘唧唧’的声音是一种形象的比喻,它的波形和声波很相同。”中科院紫金山天文台宇宙高能粒子加快和辐射钻研团组首席科学家刘四明接收科技日报记者采访时说。

  在这次探测中,科学家们肯定,引力波是由两个重大黑洞的归并触发的。信号的峰值、“唧唧”声中最清脆的部门,就是两个黑洞碰撞、归并成一个新黑洞的时候。

  在随后的四年间,第一财经科学家们往往探测到引力波变乱,但却一向未能从中解码黑洞的属性。

  刘四明打了个例如,“两个黑洞归并后天生的新黑洞产生的引力波,就像敲钟后的尾音,钟方才敲响时的声音最大,然后慢慢衰减。而尾音的频率与钟的巨细有关,通过对声音的说明,就可以反推钟的质量、材质等。

  层层荡漾具有差异震荡频率

  当然新生黑洞很也许产生了它本身的引力波,但科学家们以为,今日股市在两个黑洞最初碰撞的吵闹声中,它的信号“声音”太薄弱,没法解读。

  然而,钻研团队寻到了一种新的要领,可以在信号达到峰值后的刹时提掏出黑洞的“声音”。钻研小组通过数据摹仿,发现当信号达到峰值后,还存在着一种“弦外之音”——一组清脆而短暂的“声音”。当他们将这种“弦外之音”纳入考量,从头说明信号数据后,发现他们可以乐成地疏散出来一种新的“声音”模式,今日股市一财经一种新生黑洞发出的“声音”。

  钻研职员将这种新技巧利用于对GW150914的现实视察数据,说明表白,信号峰值后的几毫秒里,最少存在一种频率更低、衰减更快的“弦外之音”,并肯定了两种差异的“声音”模式,每一种“腔调”和衰减数据都来历于新生黑洞。

  通过数值摹仿,科学家们计较出了引力波的演化过程,进而肯定了黑洞的质量和自旋。科学家们还操作信号峰值之后的“声音”特性,肯定了新生黑洞的质量和自旋。

  “我们检测到由多个频率构成的团体引力波信号,这些信号以差异的速度慢慢消散,就像组成声音的差异音高一样。”该论文的第一作者、美国麻省理工学院的钻研职员伊西暗示,“每个频率或者腔调都对应于新黑洞的振动频率。”

  黑洞为何会发出差异振动频率的引力波?南京航空航天大学副传授李晋斌先容,黑洞归并初期产生的引力波,就像向湖中投出一枚石子,石子的震荡在湖面形成差异的荡漾,差异的荡漾有差异的振动频率,最初的震荡最强烈也最快,此时转达的能量也最大。

  “此前科学家应付黑洞较肃静时的钻研较多,应付其归并初期的钻研较少,部门缘故起因是早年科学家以为强引力波的振动是来自于许多非线性的模式ピ,难以说明、提取,但此次的钻研中,‘声音’着实是线性叠加,可以把差异的振动频率分隔钻研。”李晋斌说。

  “腔调”和衰减证实无毛定理

  在爱因斯坦看来,一个具有一定质量和自旋的黑洞,只能产生特定的“腔调”和衰减。

  在此次钻研中,科学家们操作广义相对论方程,计较了衰减的引力波信号和新生黑洞质量和自旋之间的相干。

  通过对视察数据较量,由两个黑洞归并后形成的新黑洞,分量约为68.5个太阳质量。

  这一功效,与操作完备的引力波信号获得的新生黑洞的质量和自旋数据同等,也验证了黑洞的“无毛”定理。

  美国著名物理学家约翰·惠勒曾预言,黑洞惟独三种可调查的特点,即质量、自旋和电荷。形成黑洞的天体,它们的“毛发”,即其他特性,都理当被黑洞吞噬。

  可是,黑洞是否有“毛发”,学者们已经争辩了几十年。爱因斯坦也提出了一种要领来反省这一理论,当两个黑洞碰撞并形成一个新的黑洞时,产生的引力波在时空中引发荡漾,关于新生黑洞的质量和自旋属性理当编码在其引力波的一些“腔调”中。

  此次颁发的论文,支撑了黑洞“无毛”定理,并给出了黑洞的“发声”模式。这些计较功效与之前其他人对黑洞质量和自旋的丈量功效相相符。

  “如果科学家的计较功效与丈量功效有明明错误,就意味着黑洞产生引力波的模式并不只仅依赖于质量、自旋和电荷,也就证实广义相对论预言的黑洞‘无毛’定理是错的。但正好相反,此次钻研证实白操作引力波的特定频率和衰减率可以测算出黑洞的质量和自旋。”刘四明说。

  不外,李晋斌以为,当然这是第一个直接验证“无毛”定理的尝试丈量,但受制于今朝的视察、说明器材和说明手腕,并不料味就此证实白全体黑洞都没有“毛发”。

  刘四明以为,如果存在量子效应,爱因斯坦的理论也许会不脚准确。正如牛顿的引力理论在试图描写归并黑洞时完整不合用。

  可是,跟着LIGO判别率的进步以及未来更迅速的仪器上线,钻研职员将可以兴许行使这个要领“听到”更多其他新生黑洞的“声音”。

  “未来,我们将在地球和太空中拥有更好的探测器,而且不只可以看到两个,还可以看到数十种模式,并正确地丈量出它们的属性。”伊西说,“如果这些不是黑洞,如果它们是像虫洞或者玻色子星更怪异的物体,它们也许会以差异的办法响起,我们将有机遇‘听到’它们。”

(责编:赵竹青、吕骞)

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