江苏龙网

  1. 首页 > 人文 > >

科学|为什么引力波会以光速传播？( 三 )


作为中子星的轨道，脉冲星携带着大量关于这两种成分的质量和轨道周期的信息 。如果你在一个双星系统中观察这个脉冲星很长一段时间，因为它是一个非常规则的脉冲发射器，你应该能够探测到轨道是否在衰变 。如果是，你甚至可以提取出辐射的测量值:它传播的速度有多快?
爱因斯坦的引力理论的预测对光速非常敏感，以至于甚至从第一脉冲双星系统在1980年代发现，我们有约束重力的速度等于光速的测量误差只有0.2% !
科学|为什么引力波会以光速传播？
文章图片
类星体QSO J0842+1835，其路径在2002年被木星引力改变，间接证实了重力的速度等于光速 。
当然，这是一个间接的测量 。我们在2002年进行了第二类间接测量，一次偶然的巧合使地球、木星和一个非常强的射电类星体(QSO J0842+1835)沿着同一条视线排列 。当木星在地球和类星体之间移动时，木星的引力弯曲允许我们间接地测量重力的速度 。
结果是确定的：他们绝对排除了引力效应传播的无限速度 。仅通过这些观测，科学家们就确定了重力的速度在2.55×108 m/s和3.81×108 m/s之间，完全符合爱因斯坦299,792,458 m/s的预测 。
科学|为什么引力波会以光速传播？
文章图片
两颗合并中子星的艺术家插图 。波浪形的时空网格表示碰撞产生的引力波，而窄光束则是在引力波(天文学家探测到的伽马射线爆发)几秒钟后射出的伽马射线束 。引力波和辐射必须以相同的速度传播，精确到15位有效数字 。
但是，引力的速度等于光速的最有力证据来自2017年对一颗千诺娃星的观测:两颗中子星的吸气和合并 。一个壮观的多信使天文学的例子，引力波信号首先到达，记录在LIGO和室女座探测器 。然后，1.7秒后，第一个电磁(光)信号到达了：来自爆炸灾难的高能伽马射线 。
因为这个事件发生在1.3亿光年之外，重力和光的信号到达时的时间差小于2秒，所以我们可以限制重力与光速之间可能的偏离 。我们现在知道，根据这个，它们的差值小于10^15分之1，或者说小于光速的1 千万亿分之一 。
科学|为什么引力波会以光速传播？
文章图片
长时间以来被认为是由中子星合并而来的快速伽马暴 。它们周围富含气体的环境可以延迟信号的到达，这解释了观测到的重力信号和电磁信号到达之间的1.7秒差异 。
当然，我们认为这两个速度是完全相同的 。只要引力波和光子都没有静止质量，重力的速度就应该等于光速 。这1.7秒的延迟很可能是由于引力波在不受扰动的情况下穿过物质，而光在电磁作用下发生相互作用，当它穿过空间介质时，极有可能使它的速度减慢一点点 。
重力的速度确实等于光速，尽管我们不是用同样的方法推导出来的 。麦克斯韦把电和磁这两种以前独立而又截然不同的现象结合在一起，而爱因斯坦只是把狭义相对论的理论扩展到一般的所有宇宙时间 。虽然引力速度等于光速的理论动机从一开始就存在，但只有通过观察证实，我们才能确定 。引力波确实是以光速传播的 。


推荐阅读


上一篇：及时行乐电脑蓝屏、黑屏、不开机如何解决？方法并不难，学会远离电脑店

下一篇：华为SOUND X BOM：国内蓝牙音箱产业生态逐渐健壮