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双黑洞“无间道”绕转生成引力波

常驻编辑 科普中国 2022-08-29 引力   黑洞   探测器   木马   轨迹   科学家   模型   信号   团队   间道   科学

科学家在黑洞观测领域有了突破性的进展,黑洞天体遍布宇宙的各个角落,他们重新启动了位于美国的两个引力波探测器,通过对数百个黑洞的观测,科学家期待在数百年、数亿年前发生的黑洞相互碰撞事件中发现引力波的释放。太空引力波好似在海洋中穿越的波纹或波动的涟漪。人们看不见引力波和黑洞,这个强大无比的宇宙天体躲藏在遥远的黑暗世界中,在先进探测仪器的帮助下,科学家将会发现它们的踪迹,一句歌词表达了科学探索精神的坚守,“所有的一切是为了找到它,哪怕付出生命的代价”。WZz拜客生活常识网

两台引力波探测器经过了技术更新,外形好像一个巨大的麦克风,科学探测的使命是发现黑洞在相互碰撞之后留下的引力波痕迹。卡迪夫大学的物理学和天文学学院的研究人员在马克·汗南博士的带领下有了突破性进展,建立了可预测所有潜在引力波信号的理论模型。经过技术升级的两台探测器有效地检测了微弱的引力波信号。卡迪夫大学的科学团队创新了模型,制定了“发现者指南”,他们将理论模型和巨大的LIGO引力波探测器协同一致,以可辨识的波形揭示黑洞相互绕转和碰撞的奥秘。WZz拜客生活常识网

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卡迪夫大学的博士和博士后研究生加入了科学团队,此外,团队成员来自欧洲和美国的大学,世界各地的大学和研究机构,共同合作的目标是揭示宇宙起源的奥秘。飞速旋转的黑洞引起了黑洞轨道的摇摆,好似旋转的陀螺在倒地之前出现了摇摆的现象,黑洞在旋转中出现了摇晃现象,它们的绕转轨迹显得“狂野不羁”,从中产生了极端复杂的引力波信号,科学团队开发的模型预测了黑洞的旋转轨迹,为科学家在探测数据中发现引力波信号提供了帮助。WZz拜客生活常识网

汗南博士解释说,黑洞的旋转轨迹似乎完全纠缠,一团乱麻,没有任何线索,然而,当设想一下黑洞绕转的图像时,黑洞轨迹的混乱渐渐明朗。从复杂的黑洞旋转运动着手,他们使用了对黑洞轨迹方程式进行描述的数学工具,黑洞旋转的情形好似人们观看一个坐上高速旋转木马上的小孩,当小木马人挥动手臂时,站在旁边的人们难以分清小木马人的动作,可能由于兴奋而挥动了手臂,但人们不是站在边上观看,而是坐在小木马人的旁边,自身在旋转时看到的小木马人好似静止不动,坐木马的孩子朝人们挥挥手臂或竖竖拇指。WZz拜客生活常识网

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物理模型编进了计算机程序,LIGO引力波探测项目的科学家应用了计算机程序,搜索了黑洞的合并现象,然而,应用计算机程序和开启探测器不是简单的事情,有大量的理论和实验步骤有待完成。到目前为止,科学团队仅完成了相互绕转的黑洞“近动效应”研究,他们确定了下一个研究目标,当黑洞发生相互碰撞时,它们的旋转轨迹会发生怎样的变化。制定了阶段性的研究目标之后,科学团队使用了大型计算机的模拟功能,包括验证爱因斯坦方程式在黑洞碰撞前后的有效性。WZz拜客生活常识网

需要开发多个物理模型,收集足够的有关黑洞质量与旋转率关联的数据,全面了解黑洞复杂系统的总体特征。科学探索的道路曲折,前途光明,科学团队持有有乐观态度,朝着解开黑洞谜团的方向努力。随着两台引力波探测器的技术升级和重新启动,LIGO项目的科学家第一次发现引力波的信号也许只是时间问题,计算模型将会帮助科学家找到引力波的踪迹,人们无从知晓最后的结果,只有耐心等待。WZz拜客生活常识网

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(编译:2014-11-17)WZz拜客生活常识网


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