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愛因斯坦再次正確!科學(xué)家發(fā)現(xiàn)引力波背景信號,已持續(xù)上百億年

在我們的宇宙中除了微波背景輻射,天文學(xué)家近日還探測到了引力波背景,它證明了整個宇宙正在以十億分之一赫茲的頻率持續(xù)“嗡鳴”。

這種反應(yīng)在整個宇宙尺度上的引力波背景,不同于之前探測到的中子星相撞引力波或者黑洞相撞引力波,它是從宇宙大爆炸之初就存在的一種引力波信號,經(jīng)過上百億年的時間到現(xiàn)在依然存在著,而黑洞和中子星的引力波只會隨著傳播范圍的增加而減少強(qiáng)度,就像一塊石子投到湖里引發(fā)的漣漪最終平靜一樣。

此次發(fā)現(xiàn)的宇宙引力波背景,就好像是整片水域都在微弱震動著,而這些震動的源頭,目前被認(rèn)為是宇宙早期超大質(zhì)量黑洞的碰撞帶來的結(jié)果。

在幾乎每個星系的核心都居住著一個超大質(zhì)量黑洞的情況下,它們的質(zhì)量從數(shù)十萬到數(shù)十億倍太陽質(zhì)量不等,在黑洞和星系彼此共同成長的情況下,引力還會讓它們與其他星系發(fā)生合并,而星系的合并本質(zhì)上就是超大質(zhì)量黑洞的合并,所以這種情況下一般都會嚴(yán)重干擾時空結(jié)構(gòu)產(chǎn)生引力波信號。

前面我們說過

作為時空的震蕩,引力波就像在靜止的池塘上扔石頭后擴(kuò)散的漣漪一樣,當(dāng)引力波穿越宇宙時,它們會導(dǎo)致時空的壓縮和擴(kuò)張,正是這種獨(dú)特的屬性才使我們能夠檢測到它們,但我們不要忘了宇宙時空本身也在超光速膨脹,所以宇宙早期的黑洞對撞引力波漣漪,會隨著宇宙膨脹不斷擴(kuò)大范圍,最終形成我們現(xiàn)在探測到的引力波背景。

作為目前唯二的宇宙背景,引力波背景和微波背景輻射一樣,都記錄者我們宇宙早期的情況,前者主要記錄了宇宙早期的超大質(zhì)量黑洞對撞,而后者則記錄了宇宙早期的溫度變化,并由此讓天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了藍(lán)色斑點(diǎn)的存在。

所謂藍(lán)色斑點(diǎn),指的是宇宙微波背景輻射圖中呈現(xiàn)藍(lán)色的部分,那里的溫度顯著低于宇宙中的氣體地方,因此天文學(xué)家們認(rèn)為藍(lán)色斑點(diǎn)或者說冷斑點(diǎn)所在的地方,就是宇宙中的空洞,其內(nèi)只有寥寥幾個星系甚至根本沒有星系,因此那里的溫度才逼近絕對零度,在宇宙微波背景輻射圖上留下藍(lán)色斑點(diǎn)。

有天文學(xué)家做過研究,如果銀河系就是位于冷斑點(diǎn)內(nèi)的星系的話,直到今天天文學(xué)家都會認(rèn)為宇宙中只有銀河系這一個星系,因?yàn)槔浒唿c(diǎn)內(nèi)數(shù)千萬光年范圍,只有銀河系這一個星系存在,在更強(qiáng)大的望遠(yuǎn)鏡被發(fā)明之前,人類會一直認(rèn)為自己所在的銀河系是宇宙孤島。

總體來看

此次發(fā)現(xiàn)的引力波和之前的微波還不太一樣,引力波屬于時空本身的運(yùn)動,而微波是宇宙大爆炸后光子能級不斷下降的產(chǎn)物,本質(zhì)上屬于電磁波的一種,而電磁力和引力作為宇宙四大基本作用力之二,都有著非常廣闊的開發(fā)前景。

人類文明目前所有的科技,本質(zhì)上都是對電磁力的具體應(yīng)用,而未來如果人類再掌握引力的話,反重力技術(shù)和引力波通訊也就能成為現(xiàn)實(shí)了,屆時人類文明將躍升到新的高度。

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