本世紀最大科學突破發現 引力波佐證相對論(組圖)

這是「激光干涉引力波天文臺」的科學家們採用世界上最先進的檢測儀第一次直接觀測到引力波的漣漪。（圖片來源：NASA）

【看中國2016年02月12日訊】（看中國記者許家棟編譯）據英國《每日郵報》報導，2016年2月11日，科學家們在一次歷史性的觀測中終於發現了「引力波」（gravitational waves，又稱重力波）漣漪，這被譽為「本世紀最大的科學突破」。

這是研究人員第一次檢測出兩個巨大黑洞碰撞時所造成的時空翹曲，這個觀測結果首次證明了愛因斯坦的「廣義相對論」（Theory of General Relativity）於1915年發表的預言。

這些引力波產生於距離地球13億光年以外，給予人類前所未有的一次對宇宙起源探索的機會。

科學上的一個歷史時刻

加州理工學院物理學家大衛•瑞茲（David Reitze）在華盛頓一個擁擠的新聞發布會上表示：「女士們，先生們，我們檢測到了引力波。我們做到了。」隨後引起了與會公眾們的熱烈掌聲。

霍金教授（Professor Stephen Hawking）說，這項檢測標誌著科學上的一個歷史時刻。

他告訴英國廣播公司（BBC）說：「引力波為探索宇宙提供了一種全新的方式。探測到引力波的能力有可能徹底改變天文學。這次發現是第一次檢測到兩個黑洞系統和第一次觀察到這兩個黑洞之間的合併。」

在這項研究中發現的引力波被認為是兩個相距13億光年遠的巨大黑洞之間碰撞的產物，這個非常極端的事件直到現在才被觀察到。

13億年前的黑洞碰撞

加州理工學院的物理學家基普•索恩（Kip Thorne）說：「產生這些引力波的黑洞碰撞在時空層面創造了一個猛烈風暴，風暴中的時間被加快，被減慢，並再次被加快，風暴中的空間形狀被任意扭曲著。」

基於這個特定事件的物理學研究，「激光干涉引力波天文臺」（Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory，簡稱LIGO）的科學家們估計，在此事件中的兩個黑洞質量分別是太陽的29倍和36倍，這次碰撞事件發生在13億年前。

大約三倍的太陽質量被轉化成幾分之一秒的引力波，其峰值功率輸出大約為整個可見宇宙引力波的50倍。「激光干涉引力波天文臺」（LIGO）觀測到了這些引力波。

研究人員在路易斯安那州和華盛頓的兩個「激光干涉引力波天文臺」均發現了這些信號。

這一對經過精心構造的雙振動探測器（twin detectors）可以探測到引力波通過時產生的極微小震動。

探索黑洞的秘密

一旦研究人員發現了引力信號，他們會將其轉換成音頻波，並聽取兩個黑洞盤旋在一起的聲音，然後合併成一個更大的單個黑洞。

麻省理工學院物理學助理教授馬修•埃文斯（Matthew Evans）說：「我們實際上聽到了它們在夜間扑騰（的聲音）。我們接收到了它到達地球的信號，我們可以把這個音頻放在一個揚聲器上，我們可以聽到這些黑洞在‘吶喊’。當你真地聽到這些聲音的時候，不知何故你會感到非常奇妙。」

該小組還能夠追蹤到黑洞相撞之前的最後時刻。

能夠探測引力波將幫助天文學家探測「黑暗宇宙」。該小組還能夠跟蹤到
黑洞相撞前的最後時刻。（示意圖片）（圖片來源：NASA）

他們確定，這些質量相當於大約30個太陽的黑洞在碰撞融合之前以接近光速的速度彼此盤旋在一起。

據「廣義相對論」稱，一對彼此環繞在一起的黑洞會通過引力波輻射來損失能量，這導致它們在數十億年期間逐漸接近對方，然後在最後幾分鐘內加快速度。

在最後的幾分之一秒期間，這兩個黑洞以將近一半光的速度彼此碰撞在一起，並形成一個單一的更大規模的黑洞。根據愛因斯坦的公式E = MC2推算，合併後黑洞的「部分質量將被轉化為能量」。

這篇論文的共同作者、牛津大學物理系的Philipp Podsiadlowski教授說：「引力波的檢測是過去50年來天體物理學中最重要的發現之一。自從希格斯玻色子（Higgs boson）在2012年被發現以來，這一發現是物理學歷史上最重要的一次發現。」