| 天人地 | 2024-01-17 12:47 |
|
你能想象吗？在我们未曾察觉的时候，在百亿光年外的遥远宇宙，两颗恒星级黑洞的碰撞合并，它们产生的引力波，让地球时空发生了0.1秒的振动。 这到底意味着什么？我们生活会因此受到影响吗？还是虽然没有察觉，但我们其实都已经发生了微不可觉的变化？  GW190521的重磅发现 2019年5月21日，地球所在的时空发生了0.1秒的微小波动，几乎悄无声息，但仍被当时最为先进的引力波探测器LIGO敏锐地捕捉到。 科学家随后分析了探测到的数据，很快得出了结论：本次引力波的源头在100多亿光年外，两颗质量巨大的黑洞发生了碰撞，随之而来的是黑洞合并事件。  随后，科学家们把该次引力波命名为GW190521，意为2019年5月21日发生的黑洞碰撞合并事件产生的引力波。  不过，宇宙这么大，随着人类的探测技术越来越先进，要在宇宙中发现各种原因引发的引力波，或是黑洞碰撞合并事件，并非难得之事。但为何科学家们唯独这么关注GW190521呢？它的独特其实体现在许多方面。  GW190521的产生违背宇宙规律？ 要说明GW190521为何特别，还得先弄清楚它到底是怎么来的。 首先，黑洞是“时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”，通俗地说，就是超级巨大质量的天体产生了无比巨大的引力，以至于黑洞周围的光都无法逃脱它的捕获。 其中，引力即是被视为时空弯曲的现象。  当引力波经过地球所在的空间时，会让空间发生有节奏的压缩和拉伸，改变空间内物体的形状。不过，由于宇宙的广袤，引力波要到达地球，需要经过相当长的时间，因此它的能量也大大衰减，它让地球物体发生的形变也相当微小，以至于肉眼难以觉察，要依靠LIGO这样的高精尖引力波探测器才能探测到。  而GW190521的特别之处就在于，它的源头并非两个寻常的黑洞。  在GW190521出现之前，中等质量黑洞的形成一直停留在理论层面的猜测上，但GW190521的出现让中等质量黑洞的形成由理论成为了现实。这让分析数据的科学家们十分欣喜。  GW190521产生于一个85倍太阳质量的黑洞与另一个66倍太阳质量的黑洞的合并，按理来说，这是两个恒星级的黑洞。但这两个黑洞的形成，却分明就在恒星级黑洞形成的禁区之中。也就是说，恒星级黑洞的形成下限大于奥本海默极限，上限则不会超过50个太阳质量。  而这两个黑洞的质量皆大于50个太阳质量，这意味着它们绝不是单纯从恒星的核坍缩中形成的。  第一种可能，GW190521的两颗黑洞各自由黑洞合并形成。但这就意味着需要至少四颗相近黑洞的存在，它们先两两合并，之后再发生一次合并。实际上，虽然宇宙如此广阔，但两颗黑洞的碰撞合并并不算是非常常见的事件，四颗黑洞的多次合并发生的几率则更微乎其微。 或许在黑洞较为密集的星系中心、超大黑洞的附近可能发生，但发生几率仍称不上大。  第二种猜测，则直接推翻了现有的一部分黑洞理论，认为我们对恒星级黑洞的理解产生了误差。也许，恒星的核坍缩本来就可以产生50倍太阳质量以上的黑洞，以前我们认为这不可能发生，只是因为我们没找到实例。 所以，这种猜测的最大好处则是可以让科学家重新审视现有的黑洞理论，毕竟，科学总是在不断地推翻前有理论的过程中缓步前进的。  按理来说，黑洞这样质量巨大的物体，可以吸收周围几乎一切天体，很难有什么力量可以撼动它的圆形运行轨迹。而如果GW190521的两个黑洞附近有更大的黑洞，则应该出现两个黑洞都被更大黑洞吸引的情况，合并轨道也不会出现椭圆形。 那么，到底是什么人类未曾探明的力量影响了两个黑洞的合并轨道呢？我们仍不得而知。  人类会因黑洞合并遭遇灭顶之灾吗？ 2015年9月14日，人类第一次观测到了引力波的存在。它同样来自两个黑洞的合并，分别相当于29个太阳质量和36个太阳质量，距离我们13亿光年远。本次引力波到达地球后造成了地球周围空间大约千分之一质子直径的变化，约为0.00084-0.00085费米（1费米等于10的-15次方米）。 此后，时至今日，LIGO观测台约观测到了90多次时空涟漪现象，它们基本来自三类宇宙合并事件：黑洞和黑洞的合并，黑洞和中子星的合并，中子星和中子星的合并，其中双黑洞的合并占据大部分数量。  这不禁令人担忧：若距离地球更近、更大的两个黑洞合并，其爆炸的冲击会对人类文明造成伤害吗？ 已知距离地球最近的三个黑洞，分别是麒麟座V616，距离约为2800光年；天鹅座X-1，距离约为6100光年；天鹅座V404，距离约为7800光年。它们的质量分别为太阳的9-13倍、10倍、9倍。  也就是说，地球目前还不在任何已知黑洞可能合并而被破坏的范围内，且三个黑洞自身吸收星体后释放的能量也不足以对地球产生太大影响，三个黑洞也不存在大的坍缩的可能。  不过，也多亏了宇宙的广大，尽管人类可能永远无法得知它的全貌，但这对人类也是一种保护。“爱能克服远距离”，但能量暂时不能——只要距离够远，哪怕是最凶残的伽马射线暴，也无法伤及人类分毫。  |
|