放大的时空涟漪拨开暗物质的迷雾

作者: 曹硕、刘宇婷

来源: 赛先生

发布日期: 2022-05-05 13:17:53

本文探讨了引力波和引力透镜的关系,以及如何利用引力波的引力透镜效应探索暗物质的可能性。文章介绍了引力波和引力透镜的基本概念,以及它们在宇宙学中的重要性。通过分析引力波的引力透镜效应,文章提出了利用这一现象来研究暗物质分布和性质的设想。

如果说“时空的涟漪”引力波给引力的故事画上了句号,那么宇宙中的“放大镜”引力透镜能否放大这些涟漪呢?如果放大镜与时空涟漪合为一体,又会发生什么?这或许能为我们揭开暗物质的秘密。

在讲述“放大的时空涟漪拨开暗物质的迷雾”这一故事之前,我们先来说说引力波和引力透镜的故事。

引力透镜被称为“宇宙中的放大镜”,是一种大质量天体改变其周围时空的特性,从而使光线在其附近传播时路径发生弯折的现象。引力波被称为“时空的涟漪”,是广义相对论中“物质弯曲时空”的表现。

成功探测到引力波填补了爱因斯坦广义相对论的百年缺失,至此,引力的故事似乎已经完美结束了。但是,引力波的引力透镜效应这一故事才刚刚拉开序幕。

如果说引力波具有超强“隐身术”,那么暗物质的存在则是完全避过了人类的感知。相对于宇宙中的普通物质,暗物质看不见、摸不着、测不到,却又实实在在存在于宇宙,并且掌握着近27%的话语权。

暗物质在宇宙演化过程中的作用可能远远超出人们的预期。在广义相对论和标准宇宙学模型框架下,“引力波在宇宙中完全透明”是当代引力波天文学和物理学的基本假设。

虽然人类现在还没有真实地探测到暗物质粒子,但是我们要敢于想象、寻找众多不可能中的一点点可能性。就像爱因斯坦所说的,“想象力就是一切”。

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