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洞察宇宙的“眼睛”和“耳朵”

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    满天繁星,万里之遥,我们只能远观它们的模样。望远镜的发明,拓展了人类认识宇宙的视野。天体在一刻不停地向四周辐射电磁波,光学望远镜能够通过可见光对天体进行成像;射电望远镜能观测到波长在1毫米—30米之间的无线电波;空间望远镜突破了大气的屏障,能够探测更为宽广的电磁波谱。

    望远镜诞生已经有400年了,这些指向天空的“巨眼”,各显神通,无论是射电波、红外辐射、可见光、紫外辐射,还是X射线、 γ射线,都可以尽收眼底。

(图片:中国科技馆展品——光学望远镜)


神秘的黑洞

    有一种神秘的天体,目前人类最先进的空间观测设备也无法直接观测到它,那就是黑洞。

    黑洞是一种密度极大、体积极小、引力极大的奇妙天体,任何靠近它的物体都将被吸引,甚至连光都无法逃逸。与别的天体相比,黑洞十分特殊,它完全不发射和反射任何电磁波,人们无法用现有的观测设备直接观测到它,只能通过观测它周围的星体和物质来确定它的存在。但是引力波的发现,为人类研究黑洞、暗物质以及更古老的宇宙和更遥远的天体打开了一扇全新的窗口。通过引力波我们能够了解电磁波所无法探测到的宇宙的另一面,如果说,电磁波的发现给了人类观测宇宙的“眼睛”,那么引力波的发现便是给了人类观测宇宙的“耳朵”。

(图片:中国科技馆展品——神秘的黑洞)


引力波从哪来?双黑洞!

    这次引力波事件的背后其实是两个13亿年前的双黑洞合并在宇宙中“搅动风云”,这两个分别为36倍太阳质量和29倍太阳质量的黑洞并合后,产生了一个62倍太阳质量的黑洞。这次并合将大约3倍太阳质量(大约六百万亿亿亿千克)转换成了引力波能量,其中大部分能量在不到一秒的时间里被释放出去。

    清华大学曹军威老师给我们做了一个简单的比较:“太阳这样一个巨大的能量源,每秒钟也不过是将自身质量的十万亿亿分之二(大约四十亿千克)转换成电磁辐射,这么一比GW150914的能量真是大得不可思议。而事实上,GW150914放出的峰值功率要比可观测宇宙中所有星系的光度总和的十倍还要多。”


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