广义相对论再受瞩目 恒星里发现引力波迹象

凤凰科技讯 北京时间9月24日消息 科学日报报道，近日科学家们研发了一个新模型展示如何通过观察恒星来“看见”引力波——它是时空交织的宇宙画卷上传播的不可见波纹。最新模型提出以相同频率振荡的恒星会从引力波里吸收能量并变亮，这是爱因斯坦1916年提出的广义相对论里被忽视的一个预测。这项发表在期刊《英国皇家天文学会月刊》上的研究与之前有关引力波行为的假设相矛盾。

两个黑洞彼此合并，并以特定频率释放引力波

“在爱因斯坦提出广义相对论后100年我们仍能发现隐藏的珍宝，这真是不可思议，”美国国家历史博物馆天体物理学学院的研究助理、纽约城市大学曼哈顿社区大学的巴里•麦克柯南(Barry McKernan) 教授这样说道。他还是纽约城市大学的教职工兼卡维利理论物理研究所的卡维利研究学者。

引力波可以想象成类似于地震之后释放出的声波，但太空中“震动”的来源是一些高能量事件，例如超新星（爆炸的恒星）、中子星双星（恒星爆炸后残留的燃烧耗尽的核心对），或者黑洞和中子星的合并。尽管科学家早就知道引力波的存在，但他们从未直接观测到它们，而是试图通过在太空和地面进行实验来观测它们。检测它们如此困难的部分原因在于引力波与物质发生相互作用非常微弱。然而，麦克柯南和纽约城市大学、美国哈佛-史密森天体物理中心、高级研究所、哥伦比亚大学的同事发现，引力波对物质产生的效应比之前预想的要更多。

最新的模型显示与路径的引力波频率匹配的振动恒星会发生共振并从波纹里吸收大量能量。“这就类似于你有个以特定频率振动的弹簧，你以相同频率敲击它，你就会导致振动更强烈。” 麦克柯南这样说道。“相同的道理也适用于引力波。”

如果这些恒星吸收了大量的能量，它可以暂时“充气”并在逐渐释放能量的过程中变得比平常更明亮。这可能可以为科学家们提供间接检测引力波的另一种方法。“你可以将恒星想象为木琴上的琴弦，每根都有不同的天然振动频率，”研究合作作者、美国国家历史博物馆天体物理学学院的研究助理兼纽约城市大学曼哈顿社区大学的教授莎维可•福特(Saavik Ford)这样说道。“如果你有两个黑洞彼此合并，并以特定频率释放引力波，你一次只能敲击木琴上的一根琴弦。但由于黑洞随着逐渐靠近而衰变，引力波的频率会发生改变，从而产生一系列音符。所以你很可能看见大的恒星首先被点亮，随后伴随着越来越小的恒星。”

这项研究提供了间接检测引力波的不同方法。从地球或者太空里的引力波探测器的角度看，当相同频率的恒星经过一个能量源之前，例如合并的黑洞，探测器将观察到测量的引力波的强度变低。换句话说，恒星——包括我们的太阳——会让引力波的背景源黯然失色。

“你可以设想恒星被某些东西遮挡，而非恰恰相反。” 麦克柯南这样说道。研究人员将持续研究这些预测并试图确定通过望远镜或者探测器观察到这些效应需要多久。（编译/严炎刘星）