黑洞撼动宇宙的名片 引力波背后的七大事实(3)
我们注意到,合并前黑洞的质量为26和39太阳质量——这两个质量都比目前已知的恒星级黑洞要重许多。我们现在已经确认了大约20多个恒星级黑洞,最重的恒星级黑洞位于M33 X-7系统中,为16个太阳质量。而其它所有确定的黑洞质量均比这个小,大多数是七八个太阳质量左右。尽管理论之前预言了更大质量的黑洞的存在,但是之前从来还没有发现过,所以此次发现更大质量黑洞,对于黑洞的形成渠道也有着重要影响。
我们所看到的所有恒星,都是处于旋转当中。所以对于那些由恒星塌缩而形成的黑洞而言,它们也是处在旋转之中。对于黑洞的旋转,天文学家用一个叫做“自旋参数”的量来表示,它在0和1之间变化——0代表了没有转动的黑洞(也叫“史瓦西黑洞”),而1代表了理论上黑洞所具有的转动最大值(也叫“极端克尔黑洞”)。对于此次观测中合并以后的黑洞,它的自旋参数为0.67。如果我们以转速来描述,它在以每秒钟100转的速率转动。相较而言,我们刚才提到的人类第一个黑洞“天鹅座X-1”, 它是一个极端克尔黑洞,差不多在以超过1000转每秒的速率转动。
如果你觉得转速依旧很难理解,那我们可以想象一下《星际穿越》电影的一个情节,主人公在卡刚都亚黑洞的行星上只呆了3个小时,但是后来却发现飞船上已经过了23年,时间相差了6万倍。要有这样巨大的时间差,其中条件就行星极度靠近黑洞的同时,黑洞也以最大速度转动。按照相对论理论所言,这样行星上的时间就会被极大的拉长。天鹅座黑洞的转速就具有类似于电影中卡刚都亚黑洞那样的转速。对于此次引力波探测到黑洞而言,即使有某个行星在其周围最靠近的稳定存在,那么对于它的时间也会流逝的很慢,不过不会有6万倍那么大的差别,最多也就2倍左右。
对于黑洞而言,有着非常著名的无毛定理,也就是说黑洞只需要简单的几个量就可以描述。对于宇宙当中的黑洞,只需要我们上面所说的质量和自旋参数就可以完整的描述。当我们知道了黑洞的质量和自旋参数一些性质时,我就可以很容易的对黑洞本身的全貌做出一个描绘,就如同给出了一个人的完整自画像。而引力波的方法可以快速给出黑洞的完整信息,这相比较传统的观测方式,更为有效,尽管在观测方面有些困难。
引力波背后七大事实
这一发现不仅仅验证了爱因斯坦的预言,也揭示了我们从来不知道的宇宙新行为。
爱因斯坦领先了100年。据国外媒体报道,周四一个科学家团队宣布第一次发现了引力波,他们使用位于美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)发现通过地球附近的引力波。引力波首先由爱因斯坦在100年前预测,我们花了这么长的时间才赶上他提出的理论,并确认其存在。
黑洞合并释放能量超过宇宙所有恒星。科学家怀疑两个黑洞在合并的最后几分钟内会释放出强大的能量,他们碰撞已经在十多亿年前已经发生。
人类最灵敏的探测器。位于美国的激光干涉引力波天文台探测到引力波信号,其灵敏度可以探测比氢原子直径还小100万倍的变化。