引力波到底是如何产生的




上世纪五十年代，爱因斯坦对引力波进行了预言，于2015年，科研人员利用LIGO首次发现引力波，并证实了爱因斯坦的预言。去年5月21日，引力波更加强烈明显，那么引力波到底是如何产生的呢？


广义相对论告诉我们：在非球对称的物质分布情况下，物质运动，或物质体系的质量分布发生变化时，会产生引力波。在宇宙中，有时会出现大质量、密度高的星体相互碰撞并合的过程，这一过程中，它们的剧烈运动会干扰周围的时空，扭曲时空的波动也在这个过程中以光速向外传播出去，因此，引力波的本质就是时空曲率的波动。这就与我们现实生活中的水波相似，往平静的湖面扔一块石头，湖面就会形成一圈圈的涟漪。


《物理评论快报》和《天体物理学期刊通讯》各自发布的关于引力波的研究中，两篇论文均有指出引力波是由两个黑洞合并造成的。而且经过科学家的研究，其中一个黑洞的质量是太阳质量的85倍，另一个是65倍，它们合并之后形成了142倍太阳质量的黑洞，合并损失的8倍质量大多数以引力波的形式释放出去。因此，宇宙中之所以会出现引力波，是因为黑洞的存在。

说实话，自人类发现黑洞以来，人类对它有着深深的敬畏之感，人们对未知的事物都是既害怕又好奇的，那么黑洞是如何形成的呢？


黑洞一开始并非就是这样的，它的前身是恒星。恒星并非是永恒的，它也有寿命的，随着时间的推移，恒星最后会演变成三种情况，质量最低的恒星最终会演变成白矮星，而我们的太阳在未来的某一天会迎来这一结局，质量高的恒星会变成中子星或者黑洞，这是每颗恒星在形成后就已经决定会有这三种结局的了。


目前，人类已经发现了超大质量黑洞和恒星级黑洞，还未发现过142倍太阳质量的黑洞，然而在研究引力波的时候，居然发现存在142倍太阳质量黑洞，即由一个85倍和65倍太阳质量的黑洞合并而成的，这让物理学家们感到困惑不已。

通常情况下，恒星原始元素是氢元素，当恒星内部相互碰撞，发生聚变，积累大量铁元素，而铁元素要是继续聚变，那么恒星内部不具备足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。


按理说，恒星受到电子和反电子的影响是无法形成65-120倍太阳质量的黑洞，这一区间的黑洞也被称为“黑洞质量断档”，所以科学家们对85倍太阳质量的黑洞的存在感到惊讶不已。最终科学家对此作了解释：要么是观测和研究出现了偏差，要么就是我们现有的理论体系还不完善，存在漏洞。