天文学家声称已经观测到了138亿年前宇宙大爆炸的起源 引力波 印记。这已被公认为科学史上的里程碑,但相关概念对很多人来说还是陌生的。不要气馁,我们会帮助你的。以下是一些关于引力波的常见问题:
bice p2的报告有什么意义?
科学家们将花费数年时间分析这一发现,看看他们能得出什么结论,但我们已经可以预见一些重要的可能性:
艾伯特 middot爱因斯坦在一百多年前就预言了 引力波 但他的计算结果显示,引力波非常微弱,他认为几乎不可能探测到。虽然仍然不是直接探测到引力波,但是BICEP2的发现是证明其存在的最有说服力的证据。
宇宙学的标准画法有一个理论基石需要引力波来证明 mdash mdash这个基石叫做 通胀 理论,描述宇宙在创造初期经历了一个短暂的指数膨胀过程。
膨胀时宇宙的温度 mdash mdash也就是基本粒子达到的能量尺度 mdash mdash比我们任何一个实验室都高一万亿倍以上,甚至比瑞士日内瓦郊区的CERN大型强子对撞机还要高。
暴胀是一种量子行为,引力波是经典物理的一部分,所以引力波在经典和量子图像之间搭建了一座桥梁。引力波也将是第一个证据 mdash mdash证明了引力和自然界其他基本力一样是量子的。
根据爱因斯坦的广义相对论,引力源于质量对空之间的扭曲:在任何质量物体附近空之间的纹理都会扭曲。但是这种扭曲并不总是停留在那个物体附近。特别是爱因斯坦意识到空之间的这种弯曲变形可以在宇宙中传播,就像地震波在地壳中传播一样。但与地震波不同的是,它可以在空虚无的虚空中传播 mdash mdash以光速。
如果引力波在你眼前向你袭来,你会看到眼前的空在上下或左右方向上时而被拉伸时而被压缩的效果。
只有暴胀才能产生引力波吗?
不会,任何质量物体的加速运动都会产生引力波。事实上,我们可能直接探测到的引力波只能来自天体灾变事件,比如两个黑洞的碰撞融合。到目前为止,世界各地的几个天文台都在努力寻找宇宙深处黑洞融合产生的噪音。
为什么只有通过射电望远镜才能看到引力波?
由暴胀引起的引力波仍在宇宙各处回荡,但现在它们太老太弱,无法被直接探测到。所以科学家转向所谓的 微波背景辐射 去追寻引力波在宇宙创造38万年后充斥整个宇宙的基本粒子汤里留下的印记。微波背景辐射可以通过射电望远镜观测到,所以我们只能通过射电望远镜看到引力波引起的宇宙涟漪。
为什么要在南极观测?
BICEP2所在的阿蒙森-斯科特南极站位于海拔2800米的南极冰盖上,这里的大气非常稀薄。空气体也很干燥,没有太多的水汽阻挡电波。此外,南极洲很少有人居住,从而避免了手机通讯、电视广播等日常电子产品的电波干扰。
据国外媒体报道,斯蒂芬 middot霍金的黑洞理论和宇宙起源理论为我们探索时间之谜打开了一个通道空。现在这位科学家正在研究引力波理论,试图将其纳入新的理论体系,并认为如果引力波理论被成功突破,其意义将不亚于希格斯玻色子( 粒子 )的发现。
在南极洲的BICEP2望远镜观测到早期宇宙的引力波现象后,许多科学家开始研究引力波理论。最新的调查结果表明,BICEP2望远镜的观测存在一些疑点,他们没有充分考虑银河系尘埃的影响,因此得出了错误的结论。
BICEP2望远镜发现了之前宇宙暴胀时期的引力波证据,似乎让我们看到了多元宇宙存在的可能性。科学家认为,膨胀理论实际上是有争议的。现在,大多数宇宙学家都主张宇宙中的大多数结构都有光滑的时间空而不是令人惊讶莫名的暴胀褶皱。
引力波探索的热潮也激起了Stephen middot霍金的兴趣,世界上最著名的科学家,影响了宇宙的所有理论。不久前,霍金声称宇宙中没有黑洞,我们应该称之为 惠东 。
目前BICEP2望远镜的研究团队还在与欧洲局空合作,与普朗克望远镜项目的科学家一起观测引力波。毕竟普朗克望远镜的数据可以减少观测的不确定性,提供更真实的数据。
据媒体报道,银河系中有无数的黑洞,那么黑洞是如何成长为超大质量黑洞的呢?这项研究有两位负责人,分别是来自CSIRO的博士后研究员LaYang middotRyan Shannon,以及墨尔本大学与CSIRO联合培养的博士生vikram middot拉维(维克拉姆·拉维)。
这些观测主要是来自英联邦工业和研究组织(CSIRO)巴夏礼射电望远镜的引力波数据。本文合著者,澳大利亚科廷大学国际射电天文数据节点中心的Ramsh middot拉梅什·巴特博士说:这是我们第一次有机会利用引力波数据研究宇宙的另一面,即超大质量黑洞的成长。 他说: 目前已经排除了一个现有的黑洞增长模型,接下来我们会继续调查其他现有的模型。
爱因斯坦曾预言引力波的存在 mdash mdash这是一种时间空波纹,是由大质量天体的速度或方向的变化引起的,比如两个黑洞相互绕转等等。星系合并时,各自中心的黑洞必然会相遇。一开始,两者会像华尔兹一样围绕着对方旋转,最终会碰撞融合。巴特博士说:当黑洞相遇时,它们会释放出引力波,我们将能够探测到这种引力波的存在。
天文学家一直在使用巴夏礼射电望远镜搜索和研究引力波和一组大约20个小但快速旋转的天体,即脉冲星。脉冲星就像一个走时极其精确的计时器。精确测量了脉冲到达地球的时间,结果表明其精度在微秒级。引力波在时间空中传播时,会引起天体间距离的短期变化(膨胀或收缩),从而影响脉冲星脉冲到达地球的时间精度。
巴夏礼脉冲星计时阵列(PPTA),以及更早的CSIRO和Swiburn大学在此之前已经积累了20多年的数据。虽然这个积累时间还不足以对引力波进行详细的研究,但研究人员认为他们已经找到了正确的方向。就像巴特博士说的那样: PPTA的结果告诉我们引力波背景的噪声很低。 他说: 宇宙中引力波的背景噪声直接反映了超大质量黑洞之间相互融合的频率、质量尺度以及与我们的距离。所以如果探测显示这个引力波的背景噪声很低,这就给这个问题的答案提供了一些有限的条件。
借助PPTA积累的数据,研究小组研究了现有的四种模型。他们的研究首先排除了其中一个模型,该模型认为黑洞的合并是获得质量增长的唯一途径。然而,其他三个模型仍需进一步研究。
科学家们正试图揭示驱使黑洞合并成一个的内幕
在天文学家看来,BIGBANG之后,最动态的事件是两个漩涡状黑洞合并成一个更大的黑洞。那么,是什么力量促使他们有如此大的变化呢?
由英国剑桥大学领导的一个国际天文学家小组揭示了这一宇宙中的壮观事件,并解决了几十年来描述双星系统轨道上两个各自旋转的黑洞螺旋碰撞的方程。
剑桥团队发表在最新一期《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究成果不仅影响了此前对黑洞的研究,也有助于加快科学家在宇宙中寻找难以捉摸的引力波(爱因斯坦广义相对论预言的一种辐射)。
据物理学家组织网站近日报道,与行星到太阳的平均距离不随时间变化不同,广义相对论预测两个黑洞会相互靠近,并作为一个系统释放引力波。
该论文的第一作者,达拉斯德克萨斯大学的迈克尔博士说: 加速电荷和电子一样,会产生包括可见光波在内的电磁辐射。同样,任何时候你有一个加速的质量,你就能产生引力波。 传递给引力波的能量将导致两个黑洞螺旋在一起,直到它们合并,这是BIGBANG之后最重大的事件。那种能量不像可见光那么容易看到,而是更难探测到的引力波。
迈克尔博士说,尽管爱因斯坦的理论预言了引力波的存在,但人们无法直接探测到它们。根据广义相对论,巨大的天体会扭曲其周围的时间空,就像一个保龄球落在一块橡胶皮上,导致天体,甚至是光,沿着一条弯曲的路径运动。当两个密度极高的天体,如中子星(这类恒星密度极高,原子中的质子和电子坍缩形成中子)或黑洞时,它们成对出现,相互包围。它们之间的相互作用会在时间空上产生波纹,这就是引力波。
迈克尔博士强调,通过某些工具,如 参见 引力波可以为观察和研究宇宙打开新的窗口。光学望远镜可以捕捉可见物体的照片,如恒星和行星,而射电和红外望远镜可以揭示更多肉眼不可见的信息。引力波为研究天体物理现象提供了一种定性的新介质。
本文合著者之一、剑桥大学应用数学与理论物理系博士生David middot格罗萨说,“使用引力波作为观测工具,我们可以知道数十亿年前黑洞发出的这些波的特征,比如质量和质量比的信息,这些都是全面了解宇宙特征和演化的重要数据。
据悉,今年晚些时候,当美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)升级和欧洲的处女座实验天文台建成后,他们将首次揭示隐藏的引力波。这些观测不仅将证明引力波的存在,还将提供有关引力波产生的罕见信息。同时, 丽莎 探路者的任务是测试一个将要内置空的高灵敏度引力波探测器。
论文的合著者之一、剑桥中心理论宇宙学成员乌尔里希博士说: 我们求解的方程将有助于预测LIGO看到两个黑洞合并时的引力波特征。我们期待将这个解决方案与LIGO收集的数据进行比较。
研究人员求解的方程有助于解释双黑洞的自旋角动量和称为岁差的现象。研究人员解释说: 进动现象就像一个旋转的陀螺,随着时间改变方向,这些黑洞的自旋行为是理解其演化的关键部分。
就像开普勒研究地球绕太阳的轨道,发现轨道可以是椭圆、抛物线或双曲线一样,研究人员发现黑洞的双自转可以根据其自转表现分为三个不同的阶段。此外,研究人员还推导出了相关方程,这将有助于准确跟踪这些从黑洞形成到合并的自旋阶段,比之前的方法更快、更有效。
研究员说: 有了这些解决方案,我们可以创建一台计算机来模拟黑洞数十亿年的演变,而以前需要几年时间来模拟的现象现在可以在几秒钟内完成。不仅速度快,而且我们还可以从仿真结果中得到一些新的发现。
引力波,方程 hellip hellip这些都会给人类带来黑洞的新知识。现在,借助引力波信号,人们可以更好地理解大宇宙的奥秘。
美国科学家提出探测引力波的新方案
据国外媒体报道,引力波是宇宙中一种神秘的能量。科学家发现引力波的来源主要是宇宙中可怕的碰撞事件,如黑洞合并和超新星事件。这些宇宙天体行为可以产生强大的引力波。虽然大质量天体的碰撞和合并可以产生强大的引力波,但是这些能量在传输到地球上时是如此微弱,以至于我们需要极高精度的测量仪器来探测引力波的信号。现在,纽约自然历史博物馆的天体物理学家提出了一种新的探测引力波的方法,即通过观测恒星亮度的变化来寻找分散在时间空中的引力波。
艾伯特 middot爱因斯坦在广义相对论中提出了“时间空涟漪”的概念。他认为这种波纹像海浪一样也有能量,它们的大小取决于产生波纹的物体的质量。较重的天体可以形成较强的引力波,所以这样的引力波传输距离很远。在过去的近一个世纪里,科学家们一直在寻找引力波的信号,但到目前为止仍然没有直接探测到引力波。研究人员只能寻找其他方法来提高激光探测设备的精度。因为引力波非常微弱,所以很难探测到它们的信号。
纽约自然历史博物馆的科学家巴里·麦克南(Barry McKernan)是这项研究的主要负责人。他认为强大的引力波一定有巨大的质量。如果恒星的振动频率与引力波相同,就可以吸收大量的能量,然后我们就可以探测到引力波的信号。这就好比一架能产生引力波的钢琴将引力波向外分散,而一把同样振动频率的小提琴存在于一颗恒星附近,会相互共振,反馈给恒星的亮度。如果天文学家发现星团亮度增加,说明有很强的引力波穿过。