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　　本報記者 華 凌

　　在天文學(xué)家看來，繼宇宙大爆炸之后，最富有活力的事件當(dāng)屬兩個各自旋轉(zhuǎn)、具有漩渦的黑洞合并為一個更大的黑洞了。那么，是什么力量促使它們發(fā)生這樣的巨變呢？

　　以英國劍橋大學(xué)為首的一個國際天文學(xué)家團隊，揭示了宇宙中這一壯觀事件，解開了數(shù)十年來描述在雙星系統(tǒng)軌道上的兩個各自旋轉(zhuǎn)黑洞螺旋式碰撞的方程式。

　　劍橋團隊發(fā)表在最新一期《物理評論快報》上的科研結(jié)果，不僅影響了之前對黑洞的研究，而且有助于加快科學(xué)家對宇宙中難以捉摸的引力波（一種由愛因斯坦廣義相對論預(yù)測的輻射）的搜尋。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)站日前報道，不像行星與太陽的平均距離不隨時間變化那樣，廣義相對論預(yù)言兩個黑洞彼此靠攏，并作為一個系統(tǒng)釋放出引力波。

　　該論文第一作者、德克薩斯大學(xué)達拉斯分校的邁克爾博士說：“加速電荷，像電子一樣，產(chǎn)生包括可見光波在內(nèi)的電磁輻射。同樣，任何時候你有一個加速質(zhì)量，就可以產(chǎn)生引力波。”輸送給引力波的能量會導(dǎo)致兩個黑洞螺旋式靠攏，直至合并，這是宇宙大爆炸之后最有意義的事件。那種能量不像可見光那樣很容易看到，而是更為難以察覺的引力波。

　　邁克爾博士說，盡管愛因斯坦的理論預(yù)言了引力波的存在，但人們還不能直接探測到它們。根據(jù)廣義相對論，巨大的天體會扭曲環(huán)繞它們的時空，就像一個保齡球落入一片橡膠薄皮上，導(dǎo)致天體，即使是光線，也得沿著曲線路徑前行。當(dāng)兩個極度密集的天體，例如中子星（這種恒星如此密集以至于原子里的質(zhì)子和電子坍塌形成中子）或者黑洞，它們成對出現(xiàn)彼此環(huán)繞，之間的相互作用會在時空上產(chǎn)生波紋，也就是所謂的引力波。

　　邁克爾博士強調(diào)，通過一定的工具，比如是“看到”的引力波，就可以為觀察和研究宇宙打開了新的窗口。光學(xué)望遠鏡可以捕捉可見物體的照片，如恒星和行星，而無線電和紅外望遠鏡可以揭示肉眼看不到的更多信息。引力波為研究天體物理現(xiàn)象提供了一個定性的新媒介。

　　該論文的合著者之一、劍橋應(yīng)用數(shù)學(xué)和理論物理系博士研究生大衛(wèi)·杰羅薩說，“用引力波作為觀測工具，可以了解數(shù)十億年前黑洞發(fā)射這些波的特點，如質(zhì)量和質(zhì)量比率的信息，這些都是充分了解宇宙特性及進化的重要數(shù)據(jù)?！?/p>

　　據(jù)悉，今年晚些時候，當(dāng)美國的激光干涉引力波天文臺（LIGO）升級和歐洲Virgo實驗天文臺完工時，它們將首次揭示隱匿的引力波。這些觀測將不僅僅證明引力波的存在，還將提供有關(guān)產(chǎn)生引力波的罕見信息。與此同時，“麗莎”探路者的使命就是為將在空間建立一個具有較高靈敏度的引力波探測器進行測試。

　　該論文合著者之一、劍橋中心理論宇宙學(xué)成員烏爾里希博士說：“我們解決的方程式將有助于預(yù)測LIGO看到雙黑洞合并的引力波特性，我們期待將這個解決方案與LIGO搜集的數(shù)據(jù)進行比較?！?/p>

　　研究人員解開的方程式，有助于專門解釋雙黑洞的自旋角動量和被稱為歲差的現(xiàn)象。研究人員解釋說：“歲差現(xiàn)象，就像一個旋轉(zhuǎn)的陀螺，隨著時間黑洞雙旋改變著方向，而這些黑洞自旋的行為就是理解其進化的一個關(guān)鍵部分?！?/p>

　　正如開普勒研究地球繞太陽的軌道運動和發(fā)現(xiàn)軌道可以是橢圓、拋物線或雙曲線那樣，研究人員發(fā)現(xiàn)，黑洞雙旋根據(jù)其旋轉(zhuǎn)性能，可以分為三個不同的階段。此外，研究人員還導(dǎo)出有關(guān)方程式，將有助于精確跟蹤這些從黑洞形成到合并的自旋相位，比以前的方法更快和更有效。

　　研究人員說：“采用這些解決方法，我們可以創(chuàng)建計算機模擬數(shù)十億年來黑洞的演化，而以前一個需要幾年模擬的現(xiàn)象，現(xiàn)在可以在幾秒鐘內(nèi)完成。它不只是快，我們還可以從模擬結(jié)果中獲得一些新的發(fā)現(xiàn)?！?/p>

　　引力波、方程式……這些將為人類帶來對黑洞的新認知。現(xiàn)在，借助于引力波信號，人們就可以更好地解讀宏大宇宙的奧秘。