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引力波产生的能量

  凤凰科技讯 北京时间9月4日消息新科学家报道,近日科学家利用光学望远镜和秒表就观测到时空引力波的效应。一对名为J0651的白矮星由于难以捉摸的引力波产生的能量而越靠越近,这对恒星之间的距离只有地球和月球距离的1/3。尽管引力波发射体相对常见,但是J0651却产生了高能量的引力波,并且放射出可见光。“业余天文爱好者利用2米的望远镜就能测量到这个效应,”位于美国马萨诸塞州坎布里奇的史密森天体物理天文台的沃伦·布朗,以及间接观测到J0651引力波效应的另一名小组成员这样说道。

  根据爱因斯坦广义相对论,所有加速的天体,诸如环绕彼此的恒星,都会产生引力波。天体质量越大,它们移动速率越大,产生的引力波越强烈。更为重要的是,能量的丧失导致两个天体环绕越来越紧密,而这种效应能够检测到。

  之前检测到的引力波源包括一对脉冲星——但它们只放射出无线电波,且环绕彼此运行的速率非常慢,这意味着引力波引起的轨道改变效应非常小。“由于你能非常精确地测量到这些脉冲星,因此能够检测到这些较小的变化。” 荷兰内梅亨大学的天体物理学家吉斯﹒内尔芒斯这样说道。

  相比之下,J0651的两个白矮星释放出明亮的可见光,并以12.75分钟的速率彼此环绕运行,也就是一天公转113次。当布朗和同事将J0651目前的运行轨道和1年前的相对比,他们发现运行速率加快了1/4毫秒。这可能听起来不算多,但是当放入特定的月食计时中,相当于6秒时间长,这个间隔足够大,你能够用秒表计算出来。

  此外,研究学者还计算出所有已知引力波的稳定源,J0651是第二强大的。最强大的是双星系统HM巨蟹座,由于它内部两颗恒星直接物质的交换使得过程非常“混乱”,所以研究意义并不大。这使得更难了解到底是什么导致能量的缺失。J0651相对非常罕见,因为两颗恒星虽然相距较近,但是不存在物质交换。

  最终直接的观测将证实这些引力波的存在。其中一项非常有前景的实验便是eLISA,这是一组三个环绕太阳运行的宇宙飞船,他们将检测到由类似J0651这样的系统发出的引力波造成的细微运动。发表在“天体物理学杂志快报”的文章提到发现这样系统,将成为eLISA的主要探测目标。后者将于2025年开始收集数据,布朗的同事、美国德州大学的J. J.爱马仕这样说道。

  “我们需要知道在哪里进行检测,从而对发现的这些引力波做出解释,这个过程就像大海捞针,而我们现在有了定位针的GPS.” 内尔芒斯指出研究小组发现这个白矮星系统非常幸运,因为它们已经接近生命的尾声:两颗恒星将在200万年间合并,成为宇宙时间尺度上的一道闪光而已。(编译/严炎刘星)