发出“响声”的黑洞再次证明了爱因斯坦广义相对论的正确性

2019-09-17 | 见丰网
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发出“响声”的黑洞再次证明了爱因斯坦广义相对论的正确性

据外媒报道,阿尔伯特·爱因斯坦广义相对论中的一个理论认为,在两个黑洞碰撞并合并之后,新创造的黑洞应该像敲钟时一样发出“响声”,在时空中发出引力波涟漪。更重要的是,这些波的俯仰和衰减应该直接告诉我们天体的质量和旋转。现在,天文学家已经成功地第一次观察到了这一点,再一次证明了这位杰出科学家的理论。

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爱因斯坦的理论认为神秘的黑洞只有三种可观察的特性 - 质量、角动量、电荷。这通常被称为无毛定理,其中“毛发”是其他特征的隐喻,被认为被黑洞本身吞噬。

黑洞是否有“毛发”已经被争论了几十年,但爱因斯坦也提出了一种方法来检验这一理论。当两个黑洞碰撞并形成一个新的黑洞时,它们扭曲了现实的结构,在时空中发出涟漪。关于它们的质量和角动量的细节应该编码在那些波的一些“音调”中。

在过去的四年里,引力波本身已被定期检测到,但迄今为止尚未完成从“音调”中解码天体的属性。麻省理工学院,加州理工学院,斯托尼布鲁克大学和康奈尔大学的研究人员开始着手这样做。

该团队专注于一个名为GW150914的事件 - 这是2015年9月首次探测的引力波。在这个信号中,研究人员确定了黑洞的振铃模式,并使用爱因斯坦提出的方程来计算剩余黑洞的质量和角动量应该是什么(如果理论是正确的话)。然后可以将这些与黑洞质量和角动量的实际测量值和通过其他方法获得的数据进行比较。

如果团队的发现与已知的测量结果非常不同,这暗示黑洞确实具有其他属性,暗示了除广义相对论之外的奇异物理。但果然,团队发现“响声”模式直接与质量和角动量有关。

“我们都希望广义相对论是正确的,但这是我们第一次以这种方式证实它,”该研究的第一作者Maximiliano Isi说。“这是第一个成功直接测试无毛定理的实验测量。这并不意味着黑洞不能有‘毛发’。”

研究人员表示,他们对这种技术带来意想不到的结果感到兴奋。“未来,我们将在地球和太空中拥有更好的探测器,并且不仅可以看到两个,而且可以看到数十种模式,并精确地确定它们的属性,”Isi说道。“如果这些不是黑洞,正如爱因斯坦预测的那样,如果它们是像虫洞或玻色子星更奇特物体,它们可能不会以相同的方式响起,我们将有机会看到它们。”

该研究发表在《物理评论快报》 杂志上。

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【责任编辑:阿诺】
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