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《三体》和《星际穿越》里的引力波大揭密

来源:科学之家 | 时间:2015-10-27 10:26:29 | 阅读:90 |  标签: 引力波 万有引力  | 分享到:

其中最显著的是成双成对的白矮星或黑洞的旋转,这种双星系统通过发射引力波而逐渐损失其能量。

1974年著名的Hulse-Taylor脉冲星的发现验证了此结果,此脉冲星的存在间接证明了引力波的存在,因其能量按着广义相对论所预测的速率衰减(尽管引力波本身仍未观察到)。

只是研究人员一直在不断寻找更难以捉摸的、自宇宙诞生后不久产生的引力波,即原初(primordial,宇宙学中一般译为“原初”,特指“宇宙学暴涨”,即宇宙极早期经历的急剧加速膨胀过程这一时期)引力波,因为这是138亿年前创造宇宙的大爆炸中产生的痕迹。

3、BICEP2能否观测到引力波

BICEP2的目标之一是尝试探测到原初引力波在宇宙微波背景辐射(CMB)中的印记。

宇宙微波背景辐射(CMB)是宇宙发出的第一缕光,在大爆炸之后(那时候整个宇宙还是一片漆黑)宇宙越来越大,温度迅速降低,直到温度足够低(大爆炸大约38万年以后)宇宙的基本粒子才发出了第一道光(人类这才有可能看到宇宙38万岁时的“宝宝”照),而这时距离第一颗星星诞生还有很长一段时间。

《三体》和《星际穿越》里的引力波大揭密

▲普朗克卫星观测到的宇宙微波背景

当光波沿着某一特定方向振动时,科学家们称其为偏振。如果引力波出现在宇宙微波背景辐射诞生时,将带来一个独特的漩涡状,出现光偏振中的卷曲,即称之为“B模”偏振。因此,“B模”偏振是引力波的间接证据(这一点很重要)。

类似BICEP2的实验并不能直接地观测出引力波,而只能观测引力波留下的“足迹”。其实,科学家们甚至连识别这些“足迹”都非常困难。

“B模”偏振通常情况下隐藏在大量粉尘放射的强大信号下,或者被混淆了多种不同类型偏振模式的引力透镜效应所掩盖。如何去除这些以及其他污染物的影响是一项非常复杂的任务,并且常常需要依赖于其他实验的结果。

如果在宇宙微波背景辐射上看到了“B模”偏振分布,毫无疑问就是原初引力波(即在暴涨期间产生的引力波)的证据。

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