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首测中子星重力波 印证宇宙黄金起源
发布时间:2018-02-07 11:18:13 浏览次数:450

来源:《明报》2017年10月18日

 

科学家周一宣布首次探测到来自两颗中子星相撞后发出的重力波和电磁信号。图为模拟两颗中子星相撞的情况(新华社)

 

 

  美国3名科学家因两年前发现重力波,验证了爱恩斯坦在百年前根据广义相对论的预测,在本月初获颁诺贝尔物理学奖。美国“激光干涉仪重力波观测站”(LIGO)今年8月17日第5次探测到重力波,源头是距离地球1.3亿光年的两颗中子星相撞后而产生,亦是人类首次同时“听到”和“看到”重力波,为天文学研究翻开新一页。科学家相信这探测结果亦有助解开宇宙间的黄金等重金属的来源之谜。

  首次同时“听到”“看到”重力波

  这次重力波由两颗质量较太阳稍高的中子星相撞后发出,并由LIGO和意大利的处女座重力波探测器(Virgo)探测到。LIGO其他约70个光学观测合作伙伴其后亦拍摄到光球。此次探测到的编号为GW170817的重力波信号,确认来自距地球约1.3亿光年的长蛇座内NGC4993星系。

  LIGO在这次发现前3天,亦已第四度探测到两个黑洞相撞后形成的重力波。LIGO项目主任赖茨(Dave Reitze)评论第5次的探测结果时表示:“今次发现令人兴奋之处,在于我们首次得到宇宙中其中一个最强烈、灾难性现象的完整画面。这是历来观察过最强烈的(天文)运动。”

  此前,人类已先后4次“听到”双黑洞合并产生的重力波,科学家也一直期待着“看到”这种宇宙的时空涟漪。赖茨坦言,没想到这一天这么快到来。

  这次中子星相撞后两秒,美国太空总署的弗米(Fermi)太空望远镜亦探测到强烈的伽玛射线。

  最令人惊讶的是,这次的观测数据终于揭露了宇宙中大多数的黄金、白金、水银和其他重元素究竟来自何处。科学家侦测到中子星相撞后出现重金属,当中产生的黄金尘质量比地球高得多,哥伦比亚大学的梅茨格(Brian David Metzger)推测约等于地球质量的40至100倍。这些重金属将在遥远的未来成为某个星体的一部分。参与这次观测的LIGO物理学家沙顿(Patrick Sutton)说:“非常明显,宇宙中的重元素有很大部分,也许一半,也许更多,确实是在发生这类碰撞时产生。”

  过去科学家都推测中子星相撞而造成的力量,足以制造出重金属,但这理论一直未能得到证实。赖茨称这是首次真正确认重金属例如金和铀等,可能是单靠或主要由两颗中子星相撞而形成:“你们手指上的婚戒或是手上所戴的金表,很可能是10亿年前由两颗中子星相撞而制造出来。那很酷。”

  重力波信号长百秒 再证爱因斯坦理论

  香港中文大学物理系研究助理教授黎冠峰有份参与数据分析。他昨向本报称,今次中子星相撞产生的重力波信号长达100秒,是相当长的一次;反观8月14日探测到、由黑洞相撞造成的重力波信号不足1秒。黑洞相撞跟中子星相撞有何分别?他解释,若在同样地点发生对撞,黑洞产生的重力波强度会较中子星强,另外中子星相撞会引发爆炸,因此会产生光。他称今次用两个月就公布探测到中子星相撞引发重力波的结果算是颇快,不过由于今次的信号长达100秒,意味着有更多数据需要分析,估计整个团队目前完成的进度只达到六成。

  此次探测到的重力波和电磁信号几乎同时抵达地球,确认重力波与电磁信号一样以光速传播,证实了爱因斯坦的预言。(卫报/LIGO/纽约时报/独立报)