這幾天整個(gè)科學(xué)界都非常的熱鬧，因?yàn)橐Σㄓ殖鰜?lái)搞事情了。這次是發(fā)現(xiàn)了兩顆中子星合并時(shí)產(chǎn)生的引力波。人類(lèi)探測(cè)到引力波已經(jīng)不是一次兩次了，為什么科學(xué)界會(huì)因?yàn)檫@次中子星的合并而如此的興奮你？很簡(jiǎn)單，就是因?yàn)檫@次合并的是兩個(gè)中子星。
什么？黑洞這種神秘天體的合并我們都見(jiàn)識(shí)過(guò)了，中子星合并好像沒(méi)什么大不了吧，難道其中還有什么特別的奧秘？
沒(méi)錯(cuò)，的確有奧秘。你先來(lái)想象一下啊，假如讓你看電視的時(shí)候必須做出如下的選擇，1.要么是只看畫(huà)面不聽(tīng)聲音；2.要么是只聽(tīng)聲音不看畫(huà)面。你會(huì)如何呢？會(huì)不會(huì)感覺(jué)很崩潰。
以前科學(xué)家們研究宇宙就像是看電視必須二選一，要么通過(guò)光線(xiàn)或者說(shuō)通過(guò)電磁波去觀察，要么通過(guò)引力波去觀察。（關(guān)于電磁波和光是同一種東西的介紹可以看我們前面的文章）甚至在2015年之前，也就是沒(méi)有發(fā)現(xiàn)引力波之前，科學(xué)家們是連這個(gè)選擇都沒(méi)有。整個(gè)宇宙就像是一臺(tái)沒(méi)有聲音的電視，像黑洞、暗物質(zhì)這樣不會(huì)讓你看到的東西，研究起來(lái)就特別困難。
而這一次中子星合并，就像是給了科學(xué)家們一次多感官觀察宇宙的機(jī)會(huì)，這次不僅可以聽(tīng)得到，還能看得見(jiàn)。也就是說(shuō)，這次不只有引力波，而且合并事件發(fā)生的同時(shí)還是放出了大量的電磁波。以前探測(cè)到的黑洞合并可是沒(méi)有這個(gè)待遇的，它們合并的時(shí)候，不會(huì)釋放出電磁波。具體原因比較復(fù)雜，你可以簡(jiǎn)單理解為產(chǎn)生的電磁波也都會(huì)被黑洞吸走。
2014年和2017年發(fā)生中子星合并的同一位置的對(duì)比
而這一次就非常難得的了。它的難點(diǎn)并不是電磁波的探測(cè)，我們?nèi)祟?lèi)的各種望遠(yuǎn)鏡和儀器幾乎是全方位監(jiān)測(cè)宇宙各個(gè)頻段的電磁波變化的。難點(diǎn)的是引力波探測(cè)?？茖W(xué)家們?cè)?jīng)認(rèn)為，以現(xiàn)在我們探測(cè)引力波的能力，只能是探測(cè)到黑洞合并，對(duì)探測(cè)到中子星合并是不抱希望的。因?yàn)橹凶有窍鄬?duì)來(lái)說(shuō)太輕了，可以釋放出的引力波能量太少了，現(xiàn)在的探測(cè)器精度可能不夠。
不過(guò)這次真的是運(yùn)氣很好，因?yàn)閮蓚€(gè)中子星合并的地方距離我們不是太遠(yuǎn)。大概是1.3億光年，沒(méi)錯(cuò)是1.3億光年，在銀河系外面的其他星系。這已經(jīng)是很近的了。第一次探測(cè)到的兩個(gè)黑洞合并的引力波距離我們13億光年，是這次的10倍。順便說(shuō)一下，那次兩個(gè)黑洞的重量準(zhǔn)確地說(shuō)是質(zhì)量分別是29倍的太陽(yáng)質(zhì)量和36倍的太陽(yáng)質(zhì)量，而這一次的兩個(gè)中子星，一個(gè)是1.15倍太陽(yáng)質(zhì)量另一個(gè)是1.6倍。
知道這些數(shù)據(jù)之后，你應(yīng)該想象這次能探測(cè)到中子星合并是多么幸運(yùn)的了吧。如果你看過(guò)其他相關(guān)報(bào)道話(huà)，應(yīng)該看可以發(fā)現(xiàn)其中有幾個(gè)有趣的地方。一個(gè)是兩個(gè)中子星合并之后會(huì)形成一個(gè)千新星，另一個(gè)是引力波要比伽馬暴快2秒鐘率先到達(dá)地球。伽馬射線(xiàn)是一種強(qiáng)力電磁波，它在天空中忽然出現(xiàn)又忽然消失的現(xiàn)象叫做伽馬暴。
第一個(gè)，千新星是個(gè)什么東西，第二個(gè)引力波竟然比電磁波快，是不是說(shuō)引力波超過(guò)了光速呢？
先來(lái)回答第二個(gè)問(wèn)題吧。引力波并沒(méi)有超過(guò)光速，2秒的時(shí)間差，反而更加證明了愛(ài)因斯坦的計(jì)算是正確的。他在將近100年前預(yù)言引力波存在的時(shí)候就已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了，引力波的速度等于光速。而這次會(huì)出現(xiàn)這個(gè)時(shí)間差，是因?yàn)楹喜r(shí)，引力波和電磁波并不是同時(shí)產(chǎn)生的。這個(gè)過(guò)程是這樣的，兩個(gè)中子星在合并之前會(huì)是互相旋轉(zhuǎn)，然后越來(lái)越近，越來(lái)越快，在這個(gè)過(guò)程中就已經(jīng)開(kāi)始釋放引力波了。只有當(dāng)中子星們靠著特別近，甚至是碰撞在一起時(shí)才會(huì)排出大量的物質(zhì)，這些物質(zhì)相互碰撞才會(huì)產(chǎn)生電磁波。這個(gè)過(guò)程科學(xué)家們是有著嚴(yán)格的模型的來(lái)描述的，最后在模型中一算，和實(shí)際情況一樣。這就說(shuō)明了愛(ài)因斯坦是對(duì)的，引力波的確也是以光速傳播的。
現(xiàn)在再來(lái)看第一個(gè)問(wèn)題，千新星是一個(gè)什么東西。這需要先從中子星開(kāi)始解釋了。提到中子星，一般都會(huì)和白矮星、黑洞一起提起。它們都是恒星壽命結(jié)束之后的狀態(tài)。至于恒星最后到底會(huì)成為什么樣子，就要看恒星的質(zhì)量了。比如我們的太陽(yáng)，在50多億年之后會(huì)變成白矮星。凡是質(zhì)量在0.4到3.4倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星，最后的宿命都是這樣。它們會(huì)先是變成紅巨星，然后把最外層物質(zhì)擴(kuò)散到宇宙空間，留下來(lái)的就是白矮星。
如果一顆恒星的質(zhì)量特別大，大于5倍太陽(yáng)質(zhì)量，那么當(dāng)它們生命結(jié)束時(shí)，就不會(huì)靜悄悄的結(jié)束，而是會(huì)發(fā)生超新星爆發(fā)。爆發(fā)之后剩下的，就有可能是中子星，也有可能是黑洞。至于是變成中子星還是變成黑洞，還是要看質(zhì)量。如果剩下的這個(gè)核心大于1.44倍太陽(yáng)質(zhì)量，會(huì)變成中子星，如果質(zhì)量還要大，大于了3.2倍的太陽(yáng)質(zhì)量，則會(huì)變成黑洞。
講到這里，你應(yīng)該注意到剛才提到了超新星，而我們要解釋的千新星，都是什么什么新星，那它們是不是有著什么聯(lián)系呢？沒(méi)錯(cuò)，甚至你可以這樣理解，超新星是超級(jí)新星爆發(fā)，而千新星是一千倍的新星爆發(fā)。至于新星是什么，這個(gè)概念一開(kāi)始的意思還是特別寬泛的。最開(kāi)始呢，人們看到了在天空某個(gè)地方本來(lái)沒(méi)有星星，結(jié)果忽然出現(xiàn)了一顆非常亮的星星，然后就認(rèn)為這里誕生了一顆新的星星，所以叫做新星。
而現(xiàn)在我們知道了，這根本不是出現(xiàn)了一顆新的星星，反而是一顆星球生命的結(jié)束。本來(lái)這個(gè)地方是有一顆恒星的，只不過(guò)距離我們特別遠(yuǎn)，所以看不見(jiàn)?？墒钱?dāng)它發(fā)生了巨大的爆炸時(shí)，產(chǎn)生的光亮是非常強(qiáng)烈的，甚至可以照亮整個(gè)星系。這個(gè)時(shí)候我們就可以從地球上看到了，不過(guò)隨著爆炸結(jié)束之后它還是會(huì)暗淡下去的。
后來(lái)，隨著天文學(xué)的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了這些恒星爆發(fā)的原因，原來(lái)是質(zhì)量太大，自己本身無(wú)法承受而產(chǎn)生的爆炸。并且把這樣的爆炸叫做超新星爆發(fā)。而新星呢，則拿來(lái)特別指一種比超新星爆發(fā)弱一些的爆發(fā)現(xiàn)象。至于千新星，是指爆發(fā)威力相當(dāng)于千倍的新星級(jí)別，所以這個(gè)名字很直接就叫千新星。
這一次兩個(gè)中子星合并的情況，是人類(lèi)第一次確定發(fā)現(xiàn)的千新星現(xiàn)象。兩個(gè)中子合并之后是2.74倍的太陽(yáng)質(zhì)量，這肯定沒(méi)有到達(dá)黑洞的質(zhì)量?？墒沁@么大質(zhì)量的中子星又不太可能存在，所以它很有可能是一顆夸克星。白矮星，是星球自身在重力壓迫下原子結(jié)構(gòu)無(wú)法完整保持，讓電子擺脫了原子核成為了自由電子；中子星，比白矮星的重力更大，電子直接被壓進(jìn)了質(zhì)子成為了中子，整個(gè)星球都像是有中子組成的，所以叫做中子星；黑洞的重力更大，將所有物質(zhì)壓縮到了一個(gè)點(diǎn)，重力大到了光線(xiàn)也跑不出來(lái)，所以叫做黑洞。
很多科學(xué)家其實(shí)都猜想，中子星和黑洞之間還有一個(gè)夸克星，重力比中子星大，但是還沒(méi)有達(dá)到黑洞的程度，在這樣強(qiáng)大的重力下中子結(jié)構(gòu)也無(wú)法保存，只能是以夸克形式存在，所以叫做夸克星。
好了，現(xiàn)在了解這些之后，再去看這次引力波的相關(guān)報(bào)道，就不會(huì)是只看熱鬧，而是可以看出其中的門(mén)道來(lái)了。
蘋(píng)果用戶(hù)贊賞專(zhuān)用二維碼
打賞后留言告訴我你是誰(shuí)吧
聯(lián)系客服
