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PRL:科学家首次直观表述两黑洞相撞

作者:投资理财
出处:www.lunrr.com
时间:2020-04-09
作者:张梦兰资料来源:科技日报发布时间:2011年

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PRL:科学家首先直观地表达两个黑洞的碰撞

据美国太空网4月14日消息,物理学家现在可以直观地表达黑洞以前所未有的方式相互碰撞时发生了什么。中间的方法是根据“二合一”天体周围空间和时间的“风暴模式”来构建的,这是由加州理工学院的理论物理学家基普霍恩提出的。相关论文发表于《物理评论快报》(物理评论快报)。

谈到黑洞和时空之间的联系,爱因斯坦的广义相对论不可避免地是在1915年提出的。该理论描述了重力如何影响宇宙本身和非常巨大的物体,如黑洞。根据这一理论,当相扑运动员压在软垫子上并迫使周围的物体靠近时,巨大的物体会使宇宙弯曲。事实上,重力以这种方式扭曲了空间结构,甚至时间。

根据Kippthorne的描述,人类对宇宙的理解就像“我们只在美丽的天气下见过平静的海洋表面,但我们从来没有在大风和暴雨中见过大海,也没有见过覆盖天空的巨浪和高耸的水龙卷风。当然,我们从未对宇宙“风暴形式”中扭曲的时空有过任何深入的理解。

所以在索恩看来,目前的研究人员已经能够分析和处理一个安静旋转的黑洞所发出的力,还可以模拟黑洞的碰撞和合并,探索它们所产生的引力波的形式。但“现在不能做的是彻底仔细地审视合并本身。”他说。

根据研究理论,为了直观地观察黑洞的合并过程,研究人员将使用两个概念:涡旋线和天势线(Tendex是一个以前不存在的发明词)。康奈尔大学天文学博士后研究员罗伯特欧文解释说,涡旋线代表时间和空间的扭曲力。如果我们被扔进漩涡线,我们的身体会像湿抹布一样被挤压干燥。天势线(Tendex line)可以描述重力场的延伸效应,代表拉伸或挤压的力。

现在,在超级计算机的帮助下,研究人员可以模拟黑洞合并过程中可能产生的涡旋线和天势线。索恩认为不同的合并过程会导致不同的双线模式。例如,两个迎面相撞的黑洞会爆发出甜甜圈状的涡旋线,而螺旋碰撞会产生完全不同的结果。根据这一判断,科学家们现在可以在模拟合并后形成的新黑洞上看到在黑洞周围产生波动的涡旋线。它“有点像银河系中的旋臂或者来自旋转喷嘴的水流”索恩描述过。

研究人员还认为,他们的研究可以帮助天文学家破译宇宙中的各种重力信号,从而重建产生和发射这些信号的宇宙事件。同时,它也将为黑洞、重力和宇宙学的研究开辟一条新的道路。

阅读

《物理评论快报》(英文)

美国《每日科学》网站上的报道(英文)

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