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科普系列:飞向宇宙的边缘,第八站,寻找引力波的踪迹

2023-05-02 11:40 作者:浅醉苏生  | 我要投稿

我们的探索还在继续,寻找引力波源也是这次探索的目的之一。引力波是超大质量天体发生碰撞时才会出现的现象,对引力的研究有着重要的作用。银河系中心区域有着巨量的各种恒星和类星体,星球密度极大,发生碰撞和相互吞噬的机会非常多。

我们在银心区域穿行,飞船上的引力波检测仪也在不断地收集数据并分析数据,我们的每一步都必须异常小心,两个星体的碰撞不光会引发引力波震荡,还会爆发极强的能量,这是我们无法承受的。经过仪器全方位的寻找和分析,在银河系中心区域发现了两颗中子星正在高速接近。

中子星是除了黑洞以外最致密的天体,整颗星球由中子状态的物质构成。形成的原因是大于1.4倍太阳质量的恒星在结束主序星阶段后发生超新星爆发的残骸。半径极小,质量极大,引力极强。如果将太阳缩小成一颗中子星的话,直径将变成20公里左右,质量却和太阳一样。如果将地球缩小成一颗中子星,那么地球将和一枚乒乓球一样大。由于中子星是由超大质量恒星塌缩形成的,由于中子星继承了恒星的角速度,它的表面转速就会加快,转速最快的中子星每秒能达到上千转,最恐怖的是中子星的赤道线速度最快能达到0.8倍光速。

中子星的运动速度也很快,如果没有距离黑洞或者其他中子星太近的话,中子星已经达到了银河系的逃逸速度。跑得最快的中子星飞行速度可以达到每小时402万公里。巨大的质量和引力加上巨大的动能叠加使得中子星的碰撞是毁天灭地的。两颗中子星并不会直接相撞,它们就算是对向飞行,只要飞行路线稍微有一点点偏移,它俩就会反复围绕着一个质心来回旋转,每转动一周距离就会缩短,但这个过程相当长,两颗中子星要相撞可能要等转上几千万年,你百万年才有可能。它们每一次的擦肩而过都需要等待很久的公转周期才会再次相遇,直到它们的距离缩短到无法再相互远离。

在两颗中子星相互旋转的时候,随着距离越来越近,它们强大的引力带起来的引力漪涟会向四周扩散。由于中子星的运行速度非常快,它们相互转圈的频率也越来越高,引力波就会在它们即将接近和发生碰撞时向四周扩散。我们也就是在这个时候才能够接收到引力波的高频振荡。当然,引力波并非只有中子星才能产生,中子星和黑洞相撞,黑洞和黑洞相撞都会产生引力波。引力的范围有多大,理论上引力波的范围就有多大。引力波的传播速度和光速一样,和宇宙射线不一样的是引力波虽然也会衰减但它并不会被吸收和吞噬,就算遇到其他超强引力场,仍然会一如既往地向四周传播。

不过如果想将引力波做成信号发射器几乎不可能,引力波只会由超大质量的天体相撞时产生,这种情况下就算是想在引力波中加入简单的摩斯密码都是奢望,我们的能力不足以控制中子星的运动,也没有那么大的能量可以做到这种行为。所以《三体》中所谓的引力波发射器也仅仅只是科幻小说中的幻想,成为现实的难度不亚于我们随心所欲的改变太阳的运动轨迹。引力波虽然无法实现通讯目的,可是却能够为我们发现看不见的黑洞提供方向。宇宙很神秘,很多我们无法理解的现象随时随地都在发生,很多秘密都等着我们去发现。



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