巨大黑洞之间碰撞瞬间的“声音”很糟糕
宇宙系YouTuber
7/3 (星期四) 18:54
谢谢！ 这是宇宙飞船ch中的人的捕获。
这次是“黑洞之间的碰撞声”的主题进行解说。
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黑洞是指其重力过大，连光也无法从那里逃出的天体。
当星星接近黑洞的旁边时，由于强大的重力，星星会被破坏得七零八落，被吸入其中。
吸入的星星气体在黑洞周围高速旋转，形成一个叫做降落圆盘的气体圆盘。
在沉降圆盘中，由于高速运动的气体之间的摩擦而产生超高热，放射出强x射线。
●黑洞之间的碰撞
那么，如果黑洞之间发生碰撞，到底会发生什么呢？
大部分黑洞都是大质量的星星在进化的最后到达的样子。
如果超过太阳质量30倍的星星在其末期发生超新星爆炸，星星的内部就会被破坏，形成黑洞。
有观测结果显示，许多非常明亮的大质量恒星组成了连接星系。
连接系统各自的恒星变成黑洞后，就形成了黑洞之间的连接系统。
Credit:SXS
太阳系的两个黑洞，一边描绘着螺旋状的轨道，一边相互消沉。
随着两者的靠近，周围空间的扭曲增加，最终合并成一个黑洞。
合体后不久的黑洞剧烈振动，在失去能量的同时逐渐平静下来。
●什么是引力波
Credit:R. Hurt – Caltech JPL
在黑洞的碰撞过程中，会产生强烈的引力波。
引力波是时空扭曲以波的形式传播的东西。
根据爱因斯坦的广义相对论，重力被理解为时空扭曲。
地球绕着太阳转，但太阳的质量使其周围的时空扭曲，这种扭曲使地球受到重力的作用。
当具有质量的物体运动时，时空扭曲会随之变成波浪，以光速传播。
引力波经过时，空间会伸缩。
但是，由于重力非常弱，引力波的效果非常小。
例如，只要挥舞哑铃就会产生引力波，但其功率非常弱。
就连围绕太阳的行星和恒星之间的连星，也不会发出人类可以检测到的水平的引力波。
引力波被检测到的可能性很高的是黑洞和中子星等非常高密度的天体之间合并的瞬间。
关于黑洞的合并，我们认为在我们的银河系中以约100万年一次的频率发生。
虽然是非常罕见的现象，但即使发生在10亿光年以外的地方，这个大事件也能检测到。
因为其范围内有数百万个银河，所以估计几天能观测到一次这个事件。
●引力波对黑洞碰撞的观测
人类第一次捕捉引力波事件是在2015年9月14日。
这一天，在LIGO (激光干涉仪引力波天文台)的两个观测站几乎同时观测到了引力波。
确认了这个信号是在距离地球约13亿光年的地方发生的黑洞合并产生的引力波。
Credit:B. P. Abbott et al. (2016 )
LIGO观测到的引力波信号按时间计算只有0.2秒左右。
通过分析这0.2秒的引力波信号，我们知道了什么呢？ 观测到的引力波的波形很大三个阶段分为。
最初是螺旋期这是两个黑洞在彼此周围公转的阶段。
在释放引力波的同时，由于其能量损失而彼此消沉。
于是公转周期变快，重力的效果变强，放射出更高频率、更大振幅的引力波。
结果，频率和振动频率随时间而增大，出现特征波形。
第二个阶段是，合体期中选择所需的族。
这是两个黑洞合并，放射出非常大的引力波的瞬间。
最后是环降期称为，由合体新形成的黑洞的振动，是在放射引力波失去能量的同时稳定下来的阶段。
Credit:SXS
从观测到的引力波波形中可以看出，2015年9月的引力波事件分别是3.6倍和2.9倍太阳质量的黑洞合并，形成了6.2倍太阳质量的一个黑洞的现象。
根据相对论，质量可以转化为能量。
失去的三个太阳(一百万个地球)的质量，作为引力波的能量瞬间释放出来。
这个引力波的能量比距离地球现在的距离465亿光年以内的可观测宇宙中所有星星和银河释放的光能大50倍。
这就是异次元的天体现象。
另外，在合体之前，黑洞以光速的约60%的速度运动。
●黑洞碰撞时的声音
LIGO将刚才解说的引力波转换成声波，并将其向公众公开，所以介绍一下。
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首先两次流动的低音，声波的频率与黑洞碰撞产生的引力波的频率完全一致。
其次是2次流动的高音，是根据人类的可听区域提高了频率的东西。
虽然只是一瞬间的事情，但可以看出随着接近黑洞碰撞的瞬间，黑洞之间的距离也越来越近，声波的频率上升，变成了很高的声音，振幅变大，变成了很大的声音。
光是认为这个声音是由距离地球13亿光年、比太阳大几十倍的黑洞之间的碰撞产生的，就真的很浪漫呢。
https://www.LIGO.org/science/publication-GW 150914/science-summary-Japanese.pdf
https://SVS.gsfc.NASA.gov/13043
https://www./watch？ v=QyDcTbR-kEA