天文学家在探测到39次新的宇宙碰撞事件后探究黑洞起源

时间:2020-10-29 作者:admin

引力波是由黑洞和其他极端宇宙现象之间的碰撞引起的时空涟漪。当巨大的宇宙体合并时,它们会释放出异常巨大的能量。最终,这种引力波会被美国(LIGO)和意大利(Virgo)的探测器探测到。引力波探测彻底改变了观察宇宙的方式,帮助科学家了解太空中一些最神秘的天体。

周三公布的新目录被称为GWTC-2,共有50个事件,包括黑洞合并、中子星合并,以及可能发生的黑洞和中子星之间的碰撞。2019年4月1日至9月30日期间,在LIGO和Virgo设施进行了一系列升级,提高了它们的灵敏度之后,有39个事件被检测到。

目录更新包括一些有史以来检测到的最极端的宇宙碰撞,包括9月份揭示的有史以来最大规模的两个黑洞合并事件,它创造了一个质量约是太阳150倍的黑洞。

但合并天体让研究引力波的天文学家们兴奋不已,因为它给他们提供了大量新的数据,用这些数据来探究这些极端宇宙碰撞的本质。

澳大利亚墨尔本莫纳什大学的天体物理学家、澳大利亚研究引力波的研究中心OzGrav的首席研究员Eric Thrane解释说:“这有点像发现一块禽龙骨头和发现数百块禽龙化石之间的区别。”

在一篇提交给《天体物理学杂志》(Astrophysical Journal Letters)的新预印论文中,该合作研究了50个事件中的47个,并分析了黑洞合并的物理特性。

“黑洞是迷人的物体,因为它们非常简单,”Thrane说。“它们只有两个数字来描述它们:它们的质量和它们的自旋。”

黑洞的自旋可以通过引力波信号来确定。这为科学家们提供了一个窗口,了解黑洞如何在深空相遇并落入对方,揭示它们是如何相遇的。

黑洞是由巨大的恒星向自身坍缩时产生的。有时,两颗恒星以所谓的“双星系统 ”的形式,彼此环绕对方运行了数个世纪。随着时间的推移, 它们失去了质量,最终死亡,塌缩形成黑洞。但它们继续互相绕行,直到它们相撞形成一个更大的黑洞。在这种情况下,黑洞的自旋并没有改变–它指向同一个方向。

另一方面,如果黑洞一直在密密麻麻的恒星群中游荡,独自一人,然后互相碰撞,理论上认为这会扰乱它们的自旋。“当这种情况发生时,你会期望自旋会指向不同的方向,”Thrane说。“我们正在了解黑洞来自哪里的起源(以及)它们如何聚集在一起并合并。”

LIGO和Virgo运行的最后一次观测O3b发生在2019年11月1日至2020年3月27日之间,然后由于新冠大流行而停止。目前正在对这一时期的数据进行分析,并将扩大引力波事件的目录,再次进一步加深我们对极端宇宙碰撞的理解。