黑洞 v.s. 重力波 重力波輻射 

1931 年, Subrahmanyan Chandrasekhar (Well 他那時候才 21 歲) 利用狹義相對論算出了 Chandrasekhar limit  ( 約 1.4 個太陽質量,超過這個極限就會塌縮到中子星),不過很慘的是他自己的指導老師 Sir Eddington 與藍道對此結果不予認同,而日後因為與 Eddington 之間的問題導致他日後無法留在英國學界,所以他轉往美國,後來他幾乎都在研究廣義相對論,Chandrasekhar 於 1983 年得了諾貝爾物理獎,當然貢獻是來自他 21 歲時的工作而不是因為對於廣義相對論的研究。
 
Chandrasekhar 寫了一本廣義相對論非常經典的書叫 The Mathematical Theory of Black Holes. New York: Oxford University Press. 這本應該是搞重力波、黑洞等等必讀的經典吧! Chandrasekhar 幾乎所有發表計算都是獨立完成也不依賴電腦,這一點讓我十分敬佩。
 
歐本海默等人於 1939 年用廣義相對論算出了另外一個 limit  約三個太陽質量, 那時他們的術語不叫黑洞而是 ”frozen stars”,超越這個 limit 其實星球就會塌縮到 黑洞 也就是 ”frozen stars”。
 
認真說來 "黑洞"black hole 這一詞是是愛因斯坦去世以後才發展開的,所以若要說最近 LIGO 探測到雙黑洞融合所輻射出的重力波的貢獻是全然來自於 Einstein,
這並不正確。 John Wheeler 於 1967 年給一場演講時第一次用了黑洞這個術語,而 1960s、 1970s 幾乎可以說是廣義相對論的黃金時期 (Golden age of general relativity),
這個時期 Kerr 解出了代表旋轉黑洞的正解, Bondi   與 Sachs 等人發展了重力波輻射,pulsar 被發現,Penrose Hawking 的 singularity theorem 證明。
 
而由於廣義相對論是高度非線性理論,所以 mass 並不守恆,Bondi mass 正是代表著在 null infinity 所觀測到的重力質量, 這次的 LIGO 雙黑洞融合前後質量差會由重力波的輻射所攜帶出, Bondi mass loss 所代表的正是這樣的質量流失。而數值重力所反映的是去預測
是否重力波攜帶出這些質量。

 

 

 
而讓我們在預告一下由於 LISA pathfinder 已成功進入 L1,關於 LISA pathfinder 的試驗型實驗可能可以幫我們殺掉一些替代理論,如 MOND 與 TeVeS。關於太空重力波的實驗與相關科普講座讓我們三月時再來宣布。 
 
 
 

請自行參照 Townsend 的 lecture notes:  http://arxiv.org/abs/gr-qc/9707012
 
 
 

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