生活不僅只有眼前的苟且,
還有引力波和深邃神秘的星空。
這幾天,天文圈暗流洶湧,世界各地70多家天文臺聯手發布重磅炸彈,搞得好多吃瓜群眾們既心慌慌又心痒痒的,畢竟活了這麼多年,很少看到這麼多天文臺一起搞大事,莫非是外星人真的要來了。小編已經有兩個晚上沒睡好覺了,以後沒必要搞得這麼玄乎,不就是發現了個引力波嗎?還以為要天降祥瑞,或者是外星人正式登上人類歷史舞臺呢。但是,作為一個天文愛好者,我要悄悄地告訴你,此次引力波被證實後,LIGO的下一個目標一定是去勾搭外星人。或者說,這次發現的引力波就是外星人發送的,只是不能直接明了地告訴你而已,原因見後文。
北京時間10月16日22時,來自LIGO、VIGO和大約70個天文臺的科學家代表們,在位於華盛頓特區的國家記者俱樂部,舉行兩場新聞發布會,公布關於引力波探測中的新發現和細節。
在這場正式的新聞發布會之前,已有小道消息不脛而走,許多蛛絲馬跡讓人浮想聯翩。今年8月19日,國外社交網站推特上,德克薩斯大學奧斯丁分校的J. Craig Wheeler曾跳出來激動地說:「LIGO新發現:引力波源自帶光學對應體。驚呆!」(原文:New LIGO.Source with optical counterpart.Blow your sox off!)
該消息發布後沒多久,華盛頓大學西雅圖分校的Peter Yoachim亦出來捧場,解釋說這個引力波源的光學對應體位於水蛇座星系,距離地球1.3億光年,估計是雙中子星合併。之後這兩位興奮的仁兄就沒下文了,銷聲匿跡,估計是暴露了內幕消息,被組織紀律嚴明的LIGO查了水錶,唉,徒留下一群雲裡霧裡,摸不著頭腦的吃瓜群眾!但也有聰明人士敏銳地嗅到了真相,畢竟,LIGO與引力波的關係一直都是「焦不離孟,孟不離焦」。
引力波一直是愛因斯坦提出來的虛無之物,沒有人見過,沒有人能證明,沒有人能檢測到。就連愛因斯坦本人也想像不到,能通過怎樣的方法探測到引力波,以至於他本人直到逝世前都還在懷疑黑洞的存在。
自2015年以後,關於引力波的檢測發現消息又陸續被放出,今年來自LIGO團組的科學家們更是由於他們在引力波研究方面的貢獻而被授予了諾貝爾物理學獎。此次雙中子星合併觀測事件被最終確認,這樣的探測標誌著天文學的一個新時代即將到來:廣袤無垠的宇宙空間對我們而言不再是只可遠觀而不能靠近的了,人們發現,自己就是星辰,點亮了深邃的宇宙之美。兩個中子星旋轉和合併期間所釋放的巨大的能量、重元素、引力波和電磁波信號,成了一塊塊科學家們拼湊宇宙秘密的拼圖,人類將直觀地觀察到天體運動是如何進行合併的,又是如何發散物質的,這是多麼有趣!100年前就已經被廣義相對論預測,愛因斯坦,偉大啊!
愛因斯坦在廣義相對論中是這樣描述的:「引力波以光速迅速擴散,充滿整個宇宙。」引力是由於質量所引發的時空扭曲所造成,任何有質量的物體加速運動都會對周圍的時空產生影響,時空在伸展和壓縮的過程中,會產生振動,這些振動就是引力波。這些波動,我們可以想像為將一塊石子投入水中所掀起的漣漪,因此,引力波,它也個好聽的名字,叫做「時空漣漪」。
時空漣漪唯美的名字讓人們想到的也許只是它曼妙舞動的韻律,但是它能夠完美攜帶信息的特性在《三體》中發揮的淋漓盡致,「引力波天線」的存在拯救了處於危急存亡之際人類。在電影《星際穿越》中,男主角也通過引力波穿越時間和空間給女兒傳遞重要的信息,最後得以逃脫虛無的維度。作為地球上普通的人類一員,其實隨時隨地都遭遇來自宇宙中各種源頭的引力波:無時無刻都在進行的高速運動的物體以及大質量天體在運動、碰撞中產生引力波,例如兩個黑洞合併、中子星自轉、超新星核塌縮等,假如這些大質量的天體在劇烈運動或者併合過程中釋放的巨大能量能夠以光的形式出現的話,那麼即便它發生在10幾億光年之外,在一瞬間釋放的光芒也比正午焦灼的烈日耀眼10000倍(不知道為什麼,小編的24k鈦合金眼睛突然有點疼)!
人類科學界追尋引力波足跡的路程可是一段血淚史。引力波像光波一樣具有不同的頻率,目前人類主要運用B-模和雷射幹涉儀這兩種探測技術,以至少相差15個數量級的頻率搜尋引力波。
宇宙微波背景輻射(CMB)是混沌宇宙發出的第一縷微光,如果引力波出現在宇宙微波背景輻射誕生時,將帶來一個獨特的漩渦狀,出現光偏振中的捲曲,即稱之為「B模」偏振。因此,「B模」偏振是引力波的間接證據。如果在宇宙微波背景輻射上看到了「B模」偏振分布,毫無疑問就是原初引力波的證據,那麼「宇宙暴漲理論」將得到強有力的支持。科學家們將利用這些望遠鏡測量普朗克衛星測量範圍之外的宇宙微波背景輻射,「B模」偏振的檢測在未來十年內有望變成現實,這意味著,我們將可以通過B-模看見宇宙初生的嬰兒模樣,這是多麼令人激動的事情呀。在亙古遙遠的億萬光年之外,我們和宇宙,都是親密相擁的星塵。
引力波的意義還有更多:
支持了廣義相對論;
支持了暴漲理論;
支持了「微擾」量子引力;
確定了張量、標量漲落幅度比值;
確定了暴漲的能量標度;
進一步限制了暴漲模型;開闢了引力波觀測窗口,人類將更進一步地了解宇宙最極端的天體如何精確工作,同時,我們將開啟一扇宇宙天窗,窺探藏身於引力波宇宙的秘密,與億萬星系的生靈建立起光年以外的聯繫。眺望我們浩瀚無垠的宇宙光景,聆聽宇宙未知的聲音,這是人類以前從未有過的。
在20世紀70年代,飛向太陽系之外的「先驅者」號和「旅行者」號探測器上,都搭載了金屬製成的人類名片,在名片上,人類以圖畫的形式表示出了太陽系、地球所在的位置、男人和女人的形象。
而在1974年11月16日,在波多黎各落成的阿雷西博射電望遠鏡利用電磁波向武仙座球狀星團M13發出第一封「地球電報」,其中的內容共有1679個數學符號,包含著數學、化學、生物學、人類學和天文學等豐富的情報資料的圖案。人類所做的一切,就好像是朝宇宙汪洋投擲出情深意切的漂流瓶,期待著能與未知的外星生命摩擦出奇妙火花。唉,宇宙太廣闊了,人類太孤獨了,我們的外星人大兄弟依舊遲遲不肯露面。無線電在星際通信中應該算是非常落後的技術,而引力波的獨特穩定性,決定了它才是超遠距離通信的基礎。在可行性上,外星生命可能會傾向於用引力波來和其他星球文明進行通信,因此,人類認識宇宙需要從引力波著手——利用引力波中所攜帶的波源信息,獲取數億光年距離以上的文明消息,進而與之建立溝通!這意味著人類和外星人建立聯繫又進了一大步。這也是天文學家激動到爆炸,而普通人又一懵逼的原因,以後真的可以跟外星人直接聯繫了!
此次LIGO、VIGO和大約70個天文臺的科學家代表們統一的發言是,位於長蛇座的NGC 4993星系中,雙中子星合併引發新型引力波。
距地球1.3億光年的長蛇座內NGC4993星系,作為中子星可能不像黑洞那麼大,但它們的質量可能高達太陽質量的數倍,它們幾乎像黑洞一樣密度緊湊,物理尺寸只有10公裡左右。他們的頻率特別是在合併的最後幾秒鐘,LIGO真的能敏感地探測到嗎?這不是一個關於宇宙本身的問題,而是關於如何接近設計靈敏度的高級LIGO已經得到的問題。對於光來說如果物體的距離是10倍,那麼它的亮度只有1/100,但對於引力波來說,一個物體10倍的距離有一個引力波信號,仍然是1/10。所以,有理由懷疑此次LIGO公布的引力波並非中子星的合併,而是來自XXX發射的信號……
這可能是天文學家們這麼激動的真正原因,但這樣的事情不能直接公布,你承受得了嗎?當然我這樣的推測有點科幻,我們還是相信天文學家公布的權威資料吧。不過說實在的,按你們公布的這些消息看,我並不激動。引力波不是早就被證實了嗎?
此次科學家們能直接檢測到天體引力波,將為很多學者打開一扇驗證愛因斯坦廣義相對論是否正確的大門。引力波方面的研究還將為人們對星星、銀河系和黑洞的認知提供前所未有的新視角。如果哪一天人類使用引力波廣播,並且能解析外星人的語言編碼,你將怎麼做?
如果人類真的接收到來自外其它生命的引力波信號,你會回答它嗎?
來源 | 量子學派
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