這次引力波為何比伽馬射線暴早到了1.7秒?都是光速為啥還不一樣

2020-12-05 科普大世界

在近期的天文事件中,沒有什麼比引力波研究更引人注目了,今年的諾貝爾物理學獎剛剛頒給了三位引力波研究的科學家,然而事情剛過去不過十來天,引力波研究方面又傳來大喜訊!就是北京時間10月16日22時,雷射幹涉引力波天文臺(LIGO)和處女座(Virgo)引力波探測器合作組織聯合召開發布會,宣布人類又一次探測到了來自宇宙深處的引力波!這已經是人類第5次探測到引力波,但是這次的引力波與之前4個信號不同,這次探測到的引力波信號GW170817來自1.3億光年外兩顆中子星的併合,而且這也是全球多地科學家第一次同時觀測到引力波與其電磁對應體。

這次引力波事件發生在今年的8月17日,當時LIGO與Virgo的三臺探測器接收到引力波信號GW170817。這也是人類迄今觀測到強度最強的引力波信號,比第一次觀測到的雙黑洞引力波信號要強得多。雖然中子星合併引力波與之前的雙黑洞繞轉產生的引力波信號非常類似,但它的持續時間更長。據說"探測器中GW170817信號持續時間超過1分鐘,而之前的雙黑洞併合引力波信號只有1秒左右。"

但讓人感到奇怪的是,LIGO與Virgo的三臺探測器在探測到引力波信號GW170817之後的1.7秒,正在太空中巡邏觀察的美國國家航空航天局(NASA)的費米衛星探測到了一個伽馬射線暴GRB170817A,這個伽馬射線暴和這次引力波都是發源於這次的兩個中子星合併事件,但是在時間上的差別又說明伽馬射線暴比引力波的到達晚了1.7秒鐘,愛因斯坦曾預言引力波的速度是光速,實際觀測它也確實和光速一致,而伽馬射線暴是一種強光爆發事件,可以說本身就是一種光,那麼這兩者應該是同時到達的,為什麼會差了1.7秒呢?可能很多人看到這個差別之後,都會有這樣的疑問。

推論有兩種可能,第一種可能就是引力波不用等到兩個中子星相撞就能被探測器測到,因為當這兩顆中子星快速繞轉的時候,就能激發出強大的「時空漣漪」,發布會上對這次事件的模擬也說明了這一點,說是在這兩個中子星合併前的一百秒鐘時,它們之間的距離只有400公裡,互相繞轉的速度達到了每秒鐘12圈,要知道中子星都是比太陽的質量還大的天體,而太陽的質量相當於地球的33萬倍,所以這兩顆中子星的質量可能相當於近百萬個地球,質量這麼大的星球以這麼快的速度互相繞轉,當然是可以發出強大的引力波長距離地橫掃時空的,但是即便如此,地球上的探測器也還沒有測到,直到這兩者合併前的至少1.7秒鐘,才測到了它發出的強大引力波,預估這個時候兩顆中子星的距離頂多也就幾十公裡,互相繞轉的速度者則可能加速到每秒鐘幾十上百圈,過程在進行了1.7秒左右之後,最終由於強大的引力而合併為一體,從而迸發出了強烈的伽馬射線暴。

引力波與伽馬射線暴速度不一致的原因,上述的可能性相對較大一些,另外一種較小的可能則是由於光的傳播受到宇宙中物質的影響較大,因為宇宙中並不是真正的真空,恆星、星雲、星際塵埃、暗物質,都會對光的速度和距離(有些物質和引力場會使光產生折射,從而改變方向和距離)產生影響,但是引力波卻受這些事物的影響較小,所以引力波先到達了,而伽馬射線暴則晚了一點點。

科學家們認為,這次中子星合併產生的引力波同時還能產生電磁波,而且這一過程還可以早就很多重金屬,合併後的中子星大概為2.47個太陽質量,但在合併之前的兩顆中子星,則要比合併之後大一些,因為這個合併的過程中兩顆中子星都損失了一部分質量,這些質量一部分有可能被急速的旋轉撞擊甩到了宇宙空間中,另一部分則轉化成了引力波和伽馬射線暴的能量,在廣闊的宇宙空間中傳播開來。

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  • 「比光速還快」!科學家捕捉到奇異星體發出的伽馬射線
    最為人注目的是,在這些噴流中,一些物質團以比光速還快的表觀速度運動,當然這是不可能的。這種現象被稱為超光速運動,實際上是一種錯覺,當一束物質以接近——但低於——光速向地球運動時,地球上的觀測者就會產生這種錯覺。該研究小組的觀察結果發表在2018年10月4日的《自然》雜誌上。該研究結果表明,微型類星體噴流末端的電子加速和碰撞產生了強大的伽馬射線。
  • 最高能量達940億電子伏,最遠在122億光年外的伽馬射線暴!
    伽馬射線暴,這是光的最高能量形式,大多數伽馬射線暴發生在某些類型大質量恆星耗盡燃料並坍縮形成新的黑洞時。另一些則發生在兩顆中子星合併時,這兩種災難性的事件都產生了接近光速的粒子噴流。伽馬射線是由高速運動的物質在噴流內部碰撞以及噴流與恆星周圍環境的相互作用產生。天文學家可以通過它們低能伽馬射線的持續時間來區分這兩種伽馬射線。
  • 引力波為什麼等於光速?
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  • 哈勃太空望遠鏡觀測到史上最強伽馬射線暴
    不過多虧了使用一系列望遠鏡,天文學家們在2019年1月份觀測到了一次伽馬射線暴(命名為GRB 190114C)。這次伽馬射線暴所發出的某些輻射能量是人類觀測史上最強的,這也成為了天文學史上的一個裡程碑。
  • 最強伽馬射線暴!光子能量超此前紀錄10倍
    黑洞形成後的能量爆發「伽馬射線暴,又稱伽馬暴,是宇宙中一種伽馬射線強度在短時間內突然增強,隨後又迅速減弱的現象。」南京大學天文與空間科學學院教授王祥玉在接受科技日報記者採訪時表示,伽馬暴的時間不長,通常只有幾十秒,能量主要來自伽馬射線。
  • LIGO探測到引力波比電磁波早1.7S到達,引力波是超光速傳播嗎?
    引力波的本質是什麼?質量波動對於時空的漣漪,它的本質還是引力,因此引力波的傳播速度也是也就是引力傳播的速度,它的速度是光速!因為這次日食觀測到了太陽引力彎曲恆星光線,使得地球提早觀測到被太陽遮擋的恆星!當然太陽的引力不沒有達到圖示中那麼大,愛丁頓領導在普林西比的三次觀測結果中平均值為1.61±0.30 角秒, 而巴西的天體照像儀底片分析結果是0.93 角秒, 小口徑望遠鏡的照片比對結果是1.98±0.12角秒,與愛因斯坦預言的1.75角秒有一些差距!
  • 引力波的傳播速度是多少?會比光速更快嗎?
    在牛頓的引力理論中,引力作用是瞬間產生的,無論多遠的物體都有引力作用,所以引力就成了一種超距作用。但在愛因斯坦的廣義相對論看來,引力是物體壓彎空間產生的幾何效應,並且引力也不是超距作用,引力在空間中的傳播速度為光速。
  • 恐怕是伽馬射線暴
    到目前為止,我們所觀測到的全部伽馬射線暴都產生於非常遙遠的星系,但也存在著這樣的可能性,那就是同樣的現象也有可能在距離我們更近的地方發生——如果果真如此,那麼我們地球上的生命將會瞬間被毀滅,沒有任何預警可言。  地球是生命的家園,除了有水和合適的大氣成分之外,地球磁場和大氣中臭氧層提供的保護作用都讓我們絕緣於宇宙空間的險惡環境。
  • 三體的歌者讓人神往,宇宙中也確實存在「歌者」--伽馬射線暴
    宇宙中存在著很多y射線,其中有一些就像《三體》中的「歌者」一樣,不止擁有著足以毀滅一個星球上所有生命的能力,而且它還會對宇宙中的各個星系進行不定期的「大掃除」,它就是「伽馬射線暴」,簡稱「伽馬暴」。「伽馬射線暴」的成因有很多觀點,有的說是兩顆中子星或黑洞合併產生的,這種情況會產生「短暴」,也就是小於2秒的伽馬暴。另一種說法是大質量的恆星演化末期的超新星爆發,這種情況會產生「長暴」,就是大於2秒的伽馬暴。經過科學家的研究和觀測,目前長暴的成因主流觀點認為確實是和超新星爆發有關。
  • 伽馬射線暴!哈勃太空望遠鏡觀測到遙遠星系中無法解釋的光亮
    伽馬射線暴!哈勃太空望遠鏡觀測到遙遠星系中無法解釋的光亮(神秘的地球uux.cn報導)據cnBeta:幾個月前,哈勃太空望遠鏡和全世界的其他科學工具聚焦於源自宇宙各地的巨大伽馬射線暴。巨大的伽馬射線暴在半秒內釋放的能量,比我們的太陽在其整個100億年的生命中產生的能量還要多。
  • 宇宙死神一一伽馬射線暴,抹殺所有生命只需1秒!生物大滅絕!
    5次生物大滅絕事件,只有恐龍的那次是因為外來天體撞擊,其他4次都和外來天體撞擊無關。第一次生物大滅絕事件又稱奧陶紀生物大滅絕,它的背後是伽馬射線暴,綽號宇宙死神。老實說,這個綽號一點也不過分,外來天體撞擊還有能給星球留下一線生機,被伽馬射線暴命中,結果就難說了。
  • 持續不足1秒伽馬射線暴可能毀滅地球生命(圖)
    兩顆恆星碰撞產生的伽馬射線暴可釋放數噸高能量伽馬射線進入太空,研究人員發現像這樣的爆炸將耗竭地球臭氧層。破壞臭氧層將導致紫外線抵達地球表面,紫外線能夠改變地球生物的基因。目前,研究人員開始通過化石記錄來研究分析伽馬射線暴對地球生物滅絕事件構成的影響。
  • 從引力波到伽馬暴探測——記在GECAM衛星發射之時
    科學發展史上,很多重要的發現都是源自理論預言所指引的方向,最為典型的就是愛因斯坦早在100年前就預言了引力波的存在,經過100年的探索,引力波才最終被發現。如果說伽利略為人類觀測宇宙打開了一個窗口,那麼引力波的發現,尤其是2017年8月1日,人類首次直接探測到來自雙中子星合併的引力波,並同時"看到其發出的電磁信號,則開啟了一個新的天文學時代:多信使引力波天文學時代。
  • 又見引力波 時空起漣漪
    因為與之前4個信號不同,這次探測到的引力波信號GW170817來自1.3億光年外兩顆併合的中子星,而且是全球多地科學家第一次同時觀測到引力波與其電磁對應體。   迄今最強的引力波信號   「這是我們迄今觀測到強度最強的引力波信號,比第一次觀測到的雙黑洞引力波信號要強得多。」
  • 為什麼引力波會以光速傳播?
    引力波——像三維池塘裡的漣漪一樣在宇宙中傳播。無論是通過介質還是在真空中,每一個傳播的波紋都有一個傳播速度。在任何情況下,傳播速度都不是無限的,理論上,重力波傳播的速度應該與宇宙中的最大速度相同:光速。
  • 科學家首次測定伽馬射線爆發速度
    他們發現,劇烈爆發的物質的運動速度可以超過光速的99.999%,幾乎是宇宙中速度的極限。    領導該項研究的Emilio Molinari表示:「隨著快速定向地面望遠鏡的不斷發展,我們現在能夠深入細緻地研究伽馬射線暴等宇宙『災難』的最初瞬間。」    伽馬射線暴是短時間內(0.1秒~1000秒)在遙遠宇宙發生的劇烈爆炸,它常常預示著恆星的死亡。
  • 伽馬射線暴抹殺生命只需要1秒,而在4.5億年前,地球體驗了一次
    伽馬射線暴5次生物大滅絕事件,只有恐龍的那次是因為外來天體撞擊,其他4次都和外來天體撞擊無關。第一次生物大滅絕事件又稱奧陶紀生物大滅絕,它的背後是伽馬射線暴,綽號宇宙死神。老實說,這個綽號一點也不過分,外來天體撞擊還有能給星球留下一線生機,被伽馬射線暴命中,結果就難說了。