發現一大一小雙黑洞重力波事件,將驗證廣義相對論另一預測

作者 | 發布日期 2020 年 04 月 24 日 16:16 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 Telegram share ! follow us in feedly


自 5 年前科學家首度發現重力波證實愛因斯坦廣義相對論至今,重力波事件已經不是什麼大新聞,不過最近 LIGO 最新探測到的重力波事件相當有趣,來自兩個質量相差甚大的黑洞碰撞,我們將能利用該系統來驗證廣義相對論中另一個尚未經檢驗的預測。

當太空中 2 個大型物體碰撞或帶質量物體呈加速度運動時,會在整個時空結構中產生漣漪,也就是愛因斯坦廣義相對論預測的重力波。2015 年時,人類首次直接探測到重力波事件「GW150914」證實廣義相對論,為近代天文壯舉之一,不過自那之後,由於 LIGO 與 Vergo 探測靈敏度不斷提升,迄今已發現 10 個黑洞合併之重力波事件(還有另一個為雙中子星併合事件),多到趨於平凡。

去年,LIGO 與 Vergo 在經歷設備升級之後展開第三期觀測(O3),不到 2 週時間就收到一個奇怪新訊號,稱為 GW190412,距離地球約 19~29 億光年,其諧波頻率是一般事件頻率的 2~3 倍。

研究團隊表示,這次重力波聲音聽起來非常獨特,就像樂器發出的泛音,說明碰撞的兩個黑洞質量相差非常大(來自不同黑洞軌道的重力波頻率也不同),較大黑洞可能產生較低頻率,較小黑洞則產生較高頻率,而愛因斯坦在廣義相對論中也預測了高次諧波(higher harmonics)重力波事件;現在,科學家果真觀察到它們了:GW190412 事件中 2 個黑洞質量分別為 8 個、30 個太陽質量。

至於過去探測到的 10 個雙黑洞併合事件,倆倆黑洞質量都差不多大。隨著質量差異甚大,天文學家將能更精確測量系統多種屬性,比如黑洞系統距離地球有多遠、黑洞繞其軸旋轉的速度有多快等,並且研究人員未發現這次數據與廣義相對論的預測有什麼差異。

假如未來 LIGO 與 Vergo 發現更多類似的重力波事件,也許我們將再度歡呼愛因斯坦又成功預言了一項天文景象。

(首圖來源:美國企業研究院

延伸閱讀: