物理學家基普·索恩在他1994年的著作《黑洞與時間彎曲》中寫到了21世紀即將到來的誘人發現。特別是,引力波——時空結構中的漣漪——可能很快從理論預測升級為已知事實。這些波可能攜帶關於其起源的重要線索,即極端大質量物體的運動或碰撞。
索恩寫道:“引力波探測器將很快為我們帶來黑洞的觀測圖,以及黑洞碰撞的交響樂般的聲音——這些交響樂充滿了關於彎曲時空在劇烈振動時如何表現的豐富新資訊。”
他現在認為,那個時代即將到來。這位加州理工學院的理論家在8月3日出版的《科學》雜誌上寫道,在五年內,世界領先的引力波天文臺的持續升級將使這些儀器足夠靈敏,能夠探測到引力波,這將為愛因斯坦的廣義相對論提供又一個證實。這一探測還將開啟研究黑洞的新領域,黑洞是宇宙中的吞噬者,其引力是如此之強,以至於形成了一個通往其巨口的單向漏斗。
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到目前為止,天體物理學家只能透過監測假定物體周圍的環境來推斷黑洞的存在。例如,在銀河系中心的射手座A*的情況下,天文學家可以看到從黑洞位置發出的輻射耀斑,這是由落入物質加熱並在事件視界外輻射引起的。銀河系中心恆星的軌道也揭示了射手座A*的存在——它們的軌道指向附近存在一個質量為四百萬個太陽的緻密天體。
從合併黑洞預期獲得的強引力波訊號將攜帶關於所涉物體及其災難性相互作用的大量資訊。
兩個主要的引力波探測器專案一直在尋找這些時空漣漪,但到目前為止,搜尋尚未產生任何結果。雷射干涉引力波天文臺(LIGO)和室女座天文臺都是L形儀器,具有極長的臂——華盛頓和路易斯安那州兩個LIGO設施的臂長為四公里,義大利室女座天文臺的臂長為三公里。它們依賴於長基線干涉測量技術,沿著垂直臂發射雷射,以檢視一個方向是否因經過的引力波而相對於另一個方向被拉伸或壓縮。“先進的LIGO和先進的室女座干涉儀目前正在安裝中,到2017年應該達到能夠觀測到黑洞合併的靈敏度,”索恩寫道。聽起來探測引力波的競賽正在進行中,這是物理學中最大的獎項之一。
改編自Observations部落格,網址為blogs.ScientificAmerican.com/observations