物理学家基普·索恩在他1994年的著作《黑洞与时间弯曲》中写到了21世纪即将到来的诱人发现。特别是,引力波——时空结构中的涟漪——可能很快从理论预测升级为已知事实。这些波可能携带关于其起源的重要线索,即极端大质量物体的运动或碰撞。
索恩写道:“引力波探测器将很快为我们带来黑洞的观测图,以及黑洞碰撞的交响乐般的声音——这些交响乐充满了关于弯曲时空在剧烈振动时如何表现的丰富新信息。”
他现在认为,那个时代即将到来。这位加州理工学院的理论家在8月3日出版的《科学》杂志上写道,在五年内,世界领先的引力波天文台的持续升级将使这些仪器足够灵敏,能够探测到引力波,这将为爱因斯坦的广义相对论提供又一个证实。这一探测还将开启研究黑洞的新领域,黑洞是宇宙中的吞噬者,其引力是如此之强,以至于形成了一个通往其巨口的单向漏斗。
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到目前为止,天体物理学家只能通过监测假定物体周围的环境来推断黑洞的存在。例如,在银河系中心的射手座A*的情况下,天文学家可以看到从黑洞位置发出的辐射耀斑,这是由落入物质加热并在事件视界外辐射引起的。银河系中心恒星的轨道也揭示了射手座A*的存在——它们的轨道指向附近存在一个质量为四百万个太阳的致密天体。
从合并黑洞预期获得的强引力波信号将携带关于所涉物体及其灾难性相互作用的大量信息。
两个主要的引力波探测器项目一直在寻找这些时空涟漪,但到目前为止,搜索尚未产生任何结果。激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座天文台都是L形仪器,具有极长的臂——华盛顿和路易斯安那州两个LIGO设施的臂长为四公里,意大利室女座天文台的臂长为三公里。它们依赖于长基线干涉测量技术,沿着垂直臂发射激光,以查看一个方向是否因经过的引力波而相对于另一个方向被拉伸或压缩。“先进的LIGO和先进的室女座干涉仪目前正在安装中,到2017年应该达到能够观测到黑洞合并的灵敏度,”索恩写道。听起来探测引力波的竞赛正在进行中,这是物理学中最大的奖项之一。
改编自Observations博客,网址为blogs.ScientificAmerican.com/observations