如果广义相对论和牛顿引力之间存在重大差异,那么在爱因斯坦的理论中,没有什么是永恒不变的。即使轨道上两颗彼此环绕的完美稳定质量天体,它们的质量不会燃烧,不会损耗,或者以其它方式进行改变,它们的轨道仍将最终衰变。然而,在牛顿引力概念中,两颗质量天体将永远轨道环绕它们的共同引力中心。广义相对论告诉我们,当一颗质量天体受引力场作用加速穿过时,每一时刻都有微小的能量损耗,能量并未消失,而是以重力波的形式被带走。在足够长的时间内,足够的能量被辐射,两个轨道运行质量天体将接触和合并。目前,激光干涉重力波天文台(LIGO)能够观测到该现象发生在黑洞,但该天文台可能获得新的突破,下一步将首次观测到中子星合并过程。
长蛇座NGC4993星系一对中子星开心的结合了,这对新人释放出gU马射线暴向全宇宙宣布喜事,其能级大约相当于上百个太阳生的能量,还制造了大量金银等贵金属散给四周的星云做喜糖。此时,巨大的恐龙还在称霸地球,人类与狗共同的祖先还只是兔子大小的无害小动物,在恐龙可怕的趾缝间艰难求存。当传播这个喜讯的引力波到达地球时,恐龙已经变成化石在博文馆展览,无害小动物后代中的一支已经学会了探测时空的涟漪。从人类视角看,两颗中子星合并产生引力波这一事件发生于2017年8月17日。从位于NGC4993星系内的某智慧生物的视角看,这一事件发生于大约1.3亿年前。宇宙中不存在绝对参考系,因此,当一个事件发生时,通常以观察者所在的参考系来讨论该事件。
1.3亿光年外观测到的2个月前发生的事件,实际发生在比1.3亿年前近一点(约1.29亿年前),因为宇宙膨胀拉长了我们到它的距离。这个事件发生在地球的白垩纪早期(巴列姆阶),当时还是恐龙生活的时代。人类还要等约1.27亿年才诞生。2015年9月14日,激光干涉引力波天文台(LIGO)首次直接探测到双黑洞合并产生的引力波。在那之后,LIGO又陆续确认了3个引力波信号。引力波信号的发现证实了爱因斯坦100年前所做的预测,弥补了广义相对论实验验证中最后一块缺失的拼图。但之前的引力波信号均来自双黑洞的合并,因此只会出现引力波,而无法发射电磁辐射。也就是说,除了LIGO和处女座干涉仪(Virgo),天文望远镜根本无法探测到引力波。因而,天文学家希望能够从其他宇宙灾难,比如中子星的合并中探测到引力波。这类事件除了能够引起引力波外,还能发射出电磁波段的辐射——从无线电波到γ线。2017年8月17日,LIGO和Virgo在4000万秒差距(1.3亿光年)之外的NGC 4993星系内首次探测到了两颗中子星的合并。此次事件被命名为GW170817,事件产生了引力波和电磁辐射,在该事件两秒后发生了一次伽玛射线暴。由黑洞合并引发的引力波信号持续时间很短,通常只有一秒甚至更短。但中子星合并引发的信号可能持续一分钟:中子星比黑洞的质量要小,由于合并而产生的引力波强度不如黑洞,因此比起黑洞,中子星的轨道衰减和相互融合需要花费更长的时间。更长的持续时间让研究人员能够对爱因斯坦的广义相对论进行更精确的检验,同时也可能为中子星的起源提供更多线索。
方舟子和张绍刚欠中国引力波第一人一个道歉






