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

2020-12-05 十輪網

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個黑洞整合之重力波事件（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周時間就收到一個奇怪新信號，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）

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