英國研究人員發現黑洞發出的垂死輻射

【正見新聞網2012年09月20日】

英國每日郵報報導,近日英國加的夫大學的研究人員發現了黑洞發出的垂死輻射,它或將提供關於形成黑洞的宇宙碰撞的新見解。黑洞的引力非常強以至於光線都不能逃脫。因此隔離的黑洞是真正的黑暗物體而不會發出任何形式的輻射。然而,當黑洞因為其它黑洞或恆星的撞擊而變形時,將會放射出一種新的輻射,名為引力波,這種輻射愛因斯坦早在100年前就已經預測到它的存在。

引力波是時空的漣漪,以光速移動但很難檢測到它們的存在。目前在美國、歐洲、日本和印度都在建造公裡大小的雷射干涉儀儀器,為了檢測碰撞黑洞以及其它宇宙時間產生的波。這些儀器對引力波非常敏感,後者的頻率大約和可聽聲波相當,因此常被描述為引力波的麥克風。

兩個互相環繞的黑洞釋放出引力波並失去能量,最終它們將會碰撞並產生一個高度變形的黑洞。而變形的黑洞發出的引力波並不是一個音調,而是一系列不同音調的混合,非常類似一個振鈴發出的垂死之音。而黑洞的每個音的頻率以及衰減速率只取決於兩個描述黑洞的參數:質量和旋轉速度。

因此科學家一直認為通過檢測黑洞的時空漣漪並測量它們的頻率,他們能在無需接近黑洞的前提下計算出黑洞的質量和旋轉頻率。“通過對比不同音調的力度,不僅可以了解最終變形黑洞的信息,還能獲知參與碰撞的兩個原始黑洞的特性。”進行這項模擬的博士生揚尼斯·卡莫勒特索斯這樣說道,該模擬是他的博士研究的一部分。

“關於旋轉和融合的細節印記在最終變形黑洞產生的引力波上,這令人非常興奮。如果廣義相對論是對的,那麼我們能夠弄清楚位於星系中央的超大質量黑洞是如何影響星系演化的。”

研究學者利用加的夫大學強大的ARCCA集群執行了對一對黑洞彼此撞擊的大量電腦模擬,發現振鈴黑洞的不同音調可以提供非常多信息。參與這項研究的馬克·漢南博士說道:“我們從來沒想到能夠在兩個原始黑洞碰撞和合併後還能測量到它們的信息。”“我們可能會利用這些結果測試愛因斯坦的廣義相對論。我們可以將我們觀測到的環繞黑洞產生的引力波與合併黑洞發出的引力波相對比,從而檢驗這些引力波是否保持一致。”

畢生都在研究引力波的B Sathyaprakash教授稱這非常引人注目。“在任何一項新研究中,我們的發現都將提出新的問題:我們測量雙黑洞系統參數的精確性能有多少?我們的結果是否能夠支持一般的系統,即該系統內最初黑洞旋轉方向是任意的。在未來幾年我們都要逐個解答這些問題。”

“目前正在建造的先進的引力波探測器將會給我們提供一個更好的機會,在未來幾十年測試我們的理論。”他們的研究將會幫助開啟一個新的方式,研究產生了最終黑洞的雙黑洞系統,而後者本身對引力波探測器是不可見的。未來的引力波探測器將研究比之前預想更重的黑洞,並提升科研學者的研究高度。

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