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黑洞引力波到达地球,会发生什么?

13亿年前,两个巨大的黑洞以每秒250圈的速度相互环绕,在剧烈的宇宙波动爆炸中相撞,向整个宇宙发出能量波。紧接着,一个新的超大质量黑洞形成了,比我们的太阳大60多倍。

黑洞引力波到达地球,会发生什么?

2015年9月,来自这个古老宇宙事件的引力波最终袭击了地球。幸运的是,引力波在如此远的距离上减弱了。但是如果没有那么幸运呢?如果几个黑洞相撞发生在太阳系中,我们还能生存吗?如果地球被巨大的引力波撞击,会发生什么?是什么引起了这些波动?怎样才能发现它们?

1916年,爱因斯坦用他开创性的广义相对论推出了波,著名的公式是E=mc。他证明了能量和质量是可以互换的,空间,或“时空”,是相对于任何物质和辐射的能量和动量的曲线。爱因斯坦很有远见地推断,黑洞或大质量恒星物体的碰撞会造成重力扭曲,并向四面八方挤压。

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多亏了原子测量的惊人发展,美国华盛顿州和路易斯安那州激光干涉仪引力波观测站(简称LIGO)的科学家们能够在2015年探测并测量地球上的第一个引力波。这是科学史上的一个历史性时刻,因为这是爱因斯坦相对论的第一个明确证明。使用激光干涉测量法,天文台可以探测到小于质子直径万分之一的变化。这比人类头发的宽度小一百万倍。从那以后,LIGO测量了50次引力波探测。

那么到底是什么导致了这些波动,它们会是灾难性的吗?

引力波有许多来源,包括黑洞的碰撞、不对称中子星的旋转、超新星,甚至是大爆炸造成的重力辐射的残余。这些波以重力速度传播,等于光速,并向四面八方发散。就像扔进池塘的石头一样,它产生的涟漪会消散很远,变得越来越小。

幸运的是,地球距离任何黑洞都超过4亿光年,我们大体上是安全的,但是如果这些黑洞碰巧在我们的太阳系中,其影响就可怕了。当引力波穿过行星时,一边被压缩,另一边膨胀,有点像挤压应力球。结果,时间和空间本身被拉长,导致轻微的抖动。

黑洞引力波到达地球,会发生什么?

但是如果我们离这一暴力事件更近,引力波更大,这种冲击可能会将我们的星球撕裂,引发强大的大陆分裂地震、火山爆发和史诗般的风暴。地球将不再是一个适合居住的地方,除了像细菌,在热液喷口茁壮成长的极端微生物。

想象我们的太阳是一颗不完美的、非球形的中子星,当它旋转时,向外发出重力涟漪。地球看起来更像木星的卫星之一木卫一,它受到木星巨大的重力压力,因此是太阳系中火山最活跃的卫星之一。

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我们的景观将被熔岩和火山尘埃覆盖,大气层由硫化氢等有毒气体组成。这将导致大规模的全球变暖和强烈的风暴,持续不断的海啸,龙卷风,气候混乱。

黑洞引力波到达地球,会发生什么?

幸运地,我们离任何发射引力波的巨大物体都很远,而且可以测量它们,并了解我们宇宙的复杂性。即使地球被引力波击中,它们通常都很小,感觉不到任何冲击。

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