來自世界各地的天文學家宣布,他們發現「重力波」(gravitational waves)的第一個證據;重力波會在整個宇宙中產生隆隆的「背景嗡嗡聲」,這是由各國的數百名科學家使用電波望遠鏡經過多年的努力而獲得的,被譽為打開「了解宇宙一扇窗」的重要里程碑。
物理學大師愛因斯坦(Albert Einstein)在一個多世紀前就首次預測,重力波是宇宙結構中的漣漪,以幾乎完全暢通無阻的光速穿過一切。直到2015年,美國和義大利天文台首次偵測到兩個黑洞碰撞所產生的重力波後,愛因斯坦的重力波說法才獲證實。
為了找到重力波低頻擠壓和拉伸的證據,天文學家觀察了脈衝星,也即在超級新星中爆炸的恆星死核。有些脈衝星以極規律的間隔閃爍著無線電波束,就像宇宙的燈塔一樣,這意味著它們可以充當非常非常精確的時鐘。
在這項新研究中,世界各地的電波望遠鏡瞄準了整個銀河系總共115顆脈衝星,科學家們測量了脈衝時間上極其微小的差異,尋找重力波的蛛絲馬跡,終於成功。
所謂的重力波,是時空的漣漪。舉例來說,當投擲石頭到池塘裡時,會在池塘表面產生漣漪,從石頭入水的位置向外傳播。當帶質量物體呈加速度運動時,也會在時空產生漣漪,從帶質量物體位置向外傳播,這種時空的漣漪就是重力波。
重力波是一種由質量和能量分佈變化所產生的曲率擾動,它以波的形式在時空中傳播。根據愛因斯坦的廣義相對論理論,質量和能量會使時空彎曲,當質量或能量分佈發生變化時,這種曲率擾動會以波的形式傳播,這就是重力波。
重力波可以形象地理解為一種空間的震動,類似於丟在水面上的石頭引起的波紋。然而,不同於水波是在水面上傳播,重力波是在時空中傳播的。
透過探測重力波,科學家可以獲得關於宇宙中極端事件和物質運動的重要訊息,進一步驗證和深化對於廣義相對論的理解,同時也對於宇宙演化和天體物理學研究具有重要意義。
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(完)
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範例問題:
- 想想看,為什麼天文學家覺得發現重力波如此重要?這個發現對我們了解宇宙有什麼貢獻?
- 你能從文章中找出重力波的形象比喻嗎?為什麼這個比喻有助於我們理解重力波是如何傳播的?
- 你認為什麼是「重力波」?它是如何產生的?請用自己的話解釋。
- …
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