恆星，從引力波中汲取能量

　　恆星，從引力波中汲取能量艾麥樂 發表於  2014-09-23 19:02

　　

　　引力波對物質可能有更多的影響，例如使振蕩頻率相符的恆星短時間內增亮。圖片來源：哈佛大學

　　科學家已經證明，引力波，也就是在時空結構上傳播的不可見漣漪，或許可以通過觀測恆星而被「看到」。這一新的模型提出，恆星能從與自身振蕩頻率相同的引力波中吸收能量，從而增加亮度——這是愛因斯坦在1916年提出的廣義相對論的一個新預言。

　　這項研究的第一作者、美國自然歷史博物館的研究助理巴里·麥克南（Barry McKernan）說：「在愛因斯坦提出這一理論近100年後，我們仍然能夠找到其中隱藏的寶藏，這真是酷斃了。」他還在美國紐約城市大學曼哈頓社區學院擔任教授，並在凱維里理論物理研究所任職。

　　你可以把引力波想象成地震發生後向外傳播的地震波，只不過時空中這些「震蕩」的源頭都是一些高能天文現象，比如超新星（爆炸的恆星），中子星雙星（一對恆星爆炸之後殘存下來的兩顆燃盡的核心），或者黑洞與中子星的併合。

　　儘管科學家很久以前就知道引力波的存在，但他們還從來沒有直接觀測到引力波，只是在地面和太空通過一系列實驗試圖能夠做到這一點。直接觀測引力波之所以如此困難，部分原因在於，引力波與物質的相互作用非常微弱。

　　不過，麥克南和他來自紐約城市大學、哈佛－史密松天體物理中心、普林斯頓高等研究院以及哥倫比亞大學的同事共同提出，引力波對物質的影響或許要比先前人們認為的更多一些。

　　新的模型證明，如果恆星的振蕩頻率與正在穿透它們的引力頻率相符，就能夠產生共振，從引力波中吸收大量能量。「就好像你有一個能以特定頻率振動的彈簧，你以相同的頻率敲擊它時，就會使它振動得越來越劇烈。」麥克南說，「同樣的事情，對引力波也適用。」

　　如果這些恆星吸收了大量能量，在緩慢釋放這些能量的時候，短時間內它們就會像「被打了雞血」一樣，變得比平常更明亮一些。這可能給科學家提供了另一種方式，來間接檢測引力波。

　　「你可以把恆星想象成木琴上的琴鍵——它們都有著各不相同的天然振動頻率。」研究合作者莎維可·福特（Saavik Ford）說，「如果兩個黑洞相互併合，發出某一特定頻率的引力波，那就相當於一次只擊打木琴上的一個琴鍵。不過，由於黑洞越靠越近時，引力波的頻率會發生變化，這就相當於你擊打了一連串的琴鍵。因此，你很可能會看到較大的恆星先變亮，隨後越來越小的恆星也會相繼變亮。」

　　這項研究還提供了另一種方法來間接檢測引力波。從地球上或者太空中的某台引力波探測器的視角來看，當一顆振蕩頻率恰好合適的恆星從一個高能引力波源（比如正在併合的黑洞）前方經過時，探測器測量到的引力波強度會出現下降。換句話說，恆星，包括我們的太陽在內，都可能會「掩食」背後的引力波源。

　　麥克南指出，「說起『掩食』，通常你想到的是恆星被什麼東西遮掩，而不是反過來。」

　　這項研究於9月22日發表在《皇家天文學會月報：通訊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters）上。這些科學家還將繼續研究這些預言，嘗試確定還需要再過多久，我們才能在一台望遠鏡或者一個探測器中觀察到這些效應。（編輯：Steed）