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无毛定理被验证了?

admin 2019-12-24 146人围观 ,发现0个评论

1.

当一颗足够大的恒星在本身引力的效果下坍缩成一个无量小点时,就成为了一个有着超强引力场的黑洞。在黑洞周围的必定间隔内,任何东西都无法逃脱,甚至连光也不能。黑洞具有一个确认的质量,也会以极快的速度像陀螺相同旋转。

2015年9月14日,人类第一次成功地勘探到了双黑洞并合辐射出的时空的涟漪——引力波,这一事情被称为GW150914。它发生在13亿光年之外,有两个黑洞彼此旋进,终究并组成为了一个更大的黑洞。在开始的几毫秒内,重生的黑洞以歪曲的状况存在。但跟着它的几许形状稳定下来,它开释出了携带着黑洞的质量、自旋、(原则上还有)电荷信息的引力波形。

依据爱因斯坦广义相对论,这些信息现已足以描绘任何黑洞。任何其他的特征——也便是被闻名物理学家惠勒(John Wheeler)称之为“毛发”,都应该被黑洞吞噬而无法被观测到。这便是黑洞的无毛定理

可是,要怎么查验无毛定理呢?

这绝非易事。走运的是,引力波年代的到来不仅为咱们探究世界打开了一扇新的窗口,也为查验无毛定理带来了期望。

2.

在双黑洞并合开释出的引力波中,被嵌入了特定的频率,或许说是“腔调”,相似于音乐和弦中的单个音符。

研讨人员先将接收无毛定理被验证了?到的引力波信号中的噪声消除,再对信号进行扩大,然后就调查到了一个在衰减之前敏捷增强的波形。当把这种信号转换成动静时,他们听到了相似“啁啾”的鸣响。信号的峰值对应于啁啾中最嘹亮的部分,这一部分与黑洞磕碰、并组成一水卜个新黑洞的时间有关。

重生的黑洞宣布了它自己的引力波,但物理学家以为,在开始磕碰宣布的喧闹声中,它的信号动静太过于弱小,因而无法被解读。所以,只要在峰值之后的某个时间才干分辨出这个动静的痕迹,但如此一来,信号就会过于弱小而无法对其进行具体研讨。

但是,研讨人员找到了一种办法,可以从信号抵达峰值后的瞬间即可提取出黑洞的回响。经过模仿,研讨人员发现这样的信号,尤其是在峰值之后的那部分,包含着“泛音”——一类嘹亮而时间短的动静。假如将泛音归入考量再从头分析信号,就可以成功地别离出一种动静形式——一种新构成的黑洞所特有的形式。

○ 研讨人员初次在新构成黑洞的“铃宕”阶段勘探到了两种腔调。曩昔,研讨人员以为只要一种腔调可以被勘探到,而额定的腔调,即泛音,由于太无毛定理被验证了?过于弱小而无法被勘探到。

研讨人员将这项技能应用到GW150914事情中的实践数据中,他们专心在紧随啁啾峰值之后的最后几毫秒的信号。在考虑到这个信号中的泛音之后,他们区分出了其中有一个动静是来自这个重生的黑洞。具体来说,他们确认了两种不同的腔调,而且可以丈量每种腔调中的音高和衰减率。

研讨人员解说说,他们勘探到了一个由多个频率组成的全体引力波信号,这些频率以不同的速率衰减,就像组成动静的不同音高相同。每个频率或许腔调都对应于新黑洞的振荡频率。

3.

依据爱因斯坦的广义相对论的猜测,黑洞引力波的腔谐和衰减与质量和自旋有关。也便是说,一个具有必定质量和自旋的黑洞只能发生特定的腔谐和衰减。为了验证爱因斯坦的理论,研讨小组运用广义相对论方程核算了新构成的黑洞的质量和自旋,得出了他们勘探到的两个腔调的音高和衰减。他们发现,核算的成果与之前其他人对黑洞质量和自旋的丈量成果相符。

运用这一被称为黑洞光谱学无毛定理被验证了?的新技能,研讨人员证明了黑洞的确没有毛发。正如19世纪末对原子光谱的丈量,敞开了恒星天体物理学的年代,而黑洞光谱学的到来,也将为咱们了解黑洞和广义相对论带来全新的视角。

未来,跟着现有引力波勘探器不断的晋级,以及愈加活络的仪器的面世,研讨人员可以运用这一办法“听到”其他重生黑洞的动静。假如他们可巧听到的腔调与广义相对论的猜测不符,那将是一个令人兴奋的远景。而这正是一些物理学家所等待的,由于考虑到量子效应,爱因斯坦的理论很或许会溃散。

在弱引力场的情况下,牛顿的引力理论经过了许多的查验。但跟着引力变得越来越极点,比方两个黑洞并合的情况下,牛顿的理论就彻底不适用无毛定理被验证了?了。同样地,当咱们终究以越来越高的精确度勘探来自黑洞的信号时,甚至连广义相对论也有一天或许无法经过查验。

自第一次勘探到引力波现已四年曩昔了,而对引力波和黑洞的不断探究,正一点点地改动咱们对引力、空间和时间的了解。

参阅来历:

http://news.mit.edu/2019/ringing-new无毛定理被验证了?-black-hole-first-0912

https://www.caltech.edu/about/news/first-overtones-heard-ringing-black-hole

https://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.123.111102

https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-09/sf-bh091219.php

https://www.sciencemag.org/news/2019/09/black-hole-reverberations-suggest-cosmic-beasts-are-bald-cue-balls

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