科普系列:飛向宇宙的邊緣,第八站,尋找引力波的蹤跡

我們的探索還在繼續(xù),尋找引力波源也是這次探索的目的之一。引力波是超大質(zhì)量天體發(fā)生碰撞時(shí)才會(huì)出現(xiàn)的現(xiàn)象,對(duì)引力的研究有著重要的作用。銀河系中心區(qū)域有著巨量的各種恒星和類星體,星球密度極大,發(fā)生碰撞和相互吞噬的機(jī)會(huì)非常多。

我們?cè)阢y心區(qū)域穿行,飛船上的引力波檢測(cè)儀也在不斷地收集數(shù)據(jù)并分析數(shù)據(jù),我們的每一步都必須異常小心,兩個(gè)星體的碰撞不光會(huì)引發(fā)引力波震蕩,還會(huì)爆發(fā)極強(qiáng)的能量,這是我們無(wú)法承受的。經(jīng)過(guò)儀器全方位的尋找和分析,在銀河系中心區(qū)域發(fā)現(xiàn)了兩顆中子星正在高速接近。

中子星是除了黑洞以外最致密的天體,整顆星球由中子狀態(tài)的物質(zhì)構(gòu)成。形成的原因是大于1.4倍太陽(yáng)質(zhì)量的恒星在結(jié)束主序星階段后發(fā)生超新星爆發(fā)的殘骸。半徑極小,質(zhì)量極大,引力極強(qiáng)。如果將太陽(yáng)縮小成一顆中子星的話,直徑將變成20公里左右,質(zhì)量卻和太陽(yáng)一樣。如果將地球縮小成一顆中子星,那么地球?qū)⒑鸵幻镀古仪蛞粯哟?。由于中子星是由超大質(zhì)量恒星塌縮形成的,由于中子星繼承了恒星的角速度,它的表面轉(zhuǎn)速就會(huì)加快,轉(zhuǎn)速最快的中子星每秒能達(dá)到上千轉(zhuǎn),最恐怖的是中子星的赤道線速度最快能達(dá)到0.8倍光速。

中子星的運(yùn)動(dòng)速度也很快,如果沒(méi)有距離黑洞或者其他中子星太近的話,中子星已經(jīng)達(dá)到了銀河系的逃逸速度。跑得最快的中子星飛行速度可以達(dá)到每小時(shí)402萬(wàn)公里。巨大的質(zhì)量和引力加上巨大的動(dòng)能疊加使得中子星的碰撞是毀天滅地的。兩顆中子星并不會(huì)直接相撞,它們就算是對(duì)向飛行,只要飛行路線稍微有一點(diǎn)點(diǎn)偏移,它倆就會(huì)反復(fù)圍繞著一個(gè)質(zhì)心來(lái)回旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)動(dòng)一周距離就會(huì)縮短,但這個(gè)過(guò)程相當(dāng)長(zhǎng),兩顆中子星要相撞可能要等轉(zhuǎn)上幾千萬(wàn)年,你百萬(wàn)年才有可能。它們每一次的擦肩而過(guò)都需要等待很久的公轉(zhuǎn)周期才會(huì)再次相遇,直到它們的距離縮短到無(wú)法再相互遠(yuǎn)離。

在兩顆中子星相互旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,隨著距離越來(lái)越近,它們強(qiáng)大的引力帶起來(lái)的引力漪漣會(huì)向四周擴(kuò)散。由于中子星的運(yùn)行速度非???,它們相互轉(zhuǎn)圈的頻率也越來(lái)越高,引力波就會(huì)在它們即將接近和發(fā)生碰撞時(shí)向四周擴(kuò)散。我們也就是在這個(gè)時(shí)候才能夠接收到引力波的高頻振蕩。當(dāng)然,引力波并非只有中子星才能產(chǎn)生,中子星和黑洞相撞,黑洞和黑洞相撞都會(huì)產(chǎn)生引力波。引力的范圍有多大,理論上引力波的范圍就有多大。引力波的傳播速度和光速一樣,和宇宙射線不一樣的是引力波雖然也會(huì)衰減但它并不會(huì)被吸收和吞噬,就算遇到其他超強(qiáng)引力場(chǎng),仍然會(huì)一如既往地向四周傳播。

不過(guò)如果想將引力波做成信號(hào)發(fā)射器幾乎不可能,引力波只會(huì)由超大質(zhì)量的天體相撞時(shí)產(chǎn)生,這種情況下就算是想在引力波中加入簡(jiǎn)單的摩斯密碼都是奢望,我們的能力不足以控制中子星的運(yùn)動(dòng),也沒(méi)有那么大的能量可以做到這種行為。所以《三體》中所謂的引力波發(fā)射器也僅僅只是科幻小說(shuō)中的幻想,成為現(xiàn)實(shí)的難度不亞于我們隨心所欲的改變太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)軌跡。引力波雖然無(wú)法實(shí)現(xiàn)通訊目的,可是卻能夠?yàn)槲覀儼l(fā)現(xiàn)看不見(jiàn)的黑洞提供方向。宇宙很神秘,很多我們無(wú)法理解的現(xiàn)象隨時(shí)隨地都在發(fā)生,很多秘密都等著我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)。