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引力波以光速传播,为什么中子星碰撞的光却比引力波延迟2秒到达

科学探索万象经验2023-05-08

但是,如果严格追究下去,这是否意味着引力的速度和光的速度不完全相等:引力比真空中的光速c稍微快一点,或者光本身可能比c慢一点?事实上,我们可以来认真追究一下这1.7秒是如何产生的。这其中的关键是,考虑那些正在融合的物体其中的物理原理,以及它们可能产生的信号。

我们观察到的光是如何产生的?同样,我们可以想到三种可能性。第一,中子星一接触,光就会立即发生在它们的表面上。第二,只有在物质被喷射出来后,它才会与周围的物质发生碰撞并从中产生光。或者来自中子星的内部,在那里反应产生的能量只有在传播到外部时才会释放出来。

在2019年4月25日,我们看到了另一颗中子星合并产生的引力波,它的质量比GW170817还要大。但是,这次并没有任何类型的光线发射,这不利于第一种发光的可能性,看起来中子星并不会一接触就发光。因此,我们可以确定,延迟1.7秒的原因是光的发射在引力波发射之后。
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对2017年那次事件产生的电磁波的后续观测,我们可以明确地知道,我们宇宙中的大部分元素,包括金、铂、碘和铀,都来自这些中子星合并。要产生这些元素,要么来自被抛射物质的碰撞,要么来自中子星内部的反应。因此,这束光与千新星爆炸有关。这种光只有在引力波信号结束后才会产生,而且可能会因穿过环绕恒星的物质而进一步延迟。

这就是为什么即使光和引力波在真空中都以光速传播,我们看到的光比引力波信号延迟将近2秒才到达。

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