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[宇宙物理] GW190521:天文学家探测到有史以来最大规模的两个黑洞碰撞事件

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aatest 发表于 2020-10-13 00:14:56 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
 

GW190521:天文学家探测到有史以来最大规模的两个黑洞碰撞事件

GW190521:天文学家探测到有史以来最大规模的两个黑洞碰撞事件






天文学家可能已经探测到了有史以来发现的最大规模的两个黑洞碰撞事件,这发生在大约70亿年前,但是其迹象才刚刚到达我们面前。这一灾难性事件为研究人员提供了一个近距离观察位置,见证了宇宙中最难以捉摸天体之一的诞生。这场遥远的表演包括两个主要角色:一个黑洞的质量大约是我们太阳的66倍,另一个黑洞的质量大约是我们太阳的85倍。这两个黑洞紧紧地靠在一起,每秒围绕着彼此快速旋转数次,最终在剧烈的能量爆发中撞在一起,给整个宇宙带来了冲击波。它们合并的结果产生一个单一黑洞,质量大约是我们太阳的142倍。

这样的发现对天文学家来说可能是个大发现。到目前为止,科学家们已经能够探测和间接观察到两种不同大小范围的黑洞。较小的种类是我们太阳质量的5到100倍之间。在光谱的另一端,则是超大质量黑洞,于星系中心的那种黑洞,其质量是我们太阳质量的数百万倍和数十亿倍。古往今来,科学家们一直在试图找出介于两者之间的黑洞,即所谓的“中间质量黑洞”,它们的质量从太阳的100倍到1000倍不等。天文学家确信这种黑洞一定存在,但一直没有找到任何直接证据证明它们的存在。麻省理工学院LIGO实验室研究引力波的助理教授Salvatore Vitale表示:“人们找不到任何中间黑洞,这一直是个令人困惑的问题。它们是具有几十个太阳质量的黑洞和数百万个太阳质量的黑洞之间缺失环节,人们在这两者之间找不到任何东西,这总是有点令人费解。”

今天在《物理评论通讯》和《天体物理学杂志通讯》杂志上详细介绍了这一发现,我们可能首次发现了一个中等质量黑洞的诞生。关于超大质量黑洞如何变得如此之大的一种理论是,较小的黑洞一次又一次地合并,合并到它们变得巨大。但如果是这样的话,宇宙中的某处一定会有中间黑洞。这就是为什么天文学家一直在广泛地寻找这些,因为它们将有助于解决这个难题。为了探测这种黑洞之舞,科学家测量了合并产生的微小冲击波。当像黑洞这样令人难以置信的巨大物体合并时,它们会扭曲空间和时间,在宇宙的结构中产生涟漪,以光速从事件中向外射出。这些涟漪被称为引力波,当它们产生时是巨大的,但当它们到达我们的星球时,却非常微弱,而且非常难以探测。

由于美国和意大利的天文台,科学家们已经非常擅长探测这些微小的引力波。这些被称为LIGO和Virgo观测站是专门用来探测这些来自大灾变合并的无限小波。自从LIGO在2015年首次探测到引力波以来,天文台已经积累了令人印象深刻的成果,探测到了大约67次黑洞、中子星以及黑洞与中子星的合并。今天公布的探测结果也是LIGO和Virgo观测站发现的最远一次合并,波及到我们需要70亿年。这个名为GW190521的事件是在2019年5月21日探测到的,它非常微弱,很容易被错过。LIGO和Virgo的探测器只接收到了来自合并的四个小波,这些扰动只持续了十分之一秒。科学家们在处理这些数据时,使用了四种不同的算法来寻找这些波动,最终让他们能够精确地确定合并的质量,以及释放了多少能量。


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