黑洞像“吃豆人”一样吞噬中子星
据cnBeta:外媒报道,探测两个黑洞或两颗中子星碰撞产生的引力波已经变得很平常了,但现在天文学家已经探测到了三重彩(trifecta)中的最后一块--一个黑洞吞噬了一颗中子星。两个独立事件在短短几天内相继发生,黑洞就像吃豆人一样吞噬了恒星。
引力波是时空本身结构中的涟漪,是由宇宙中一些最剧烈的灾难引起的,如黑洞和中子星等大质量物体之间的碰撞。自2015年获得诺贝尔奖的首次发现以来,科学家已经发现了50多个这样的事件。
现在,天文学家们确认了两个新里程碑式的发现。第一次发生在2020年1月5日,当时一个质量约为太阳质量9倍的黑洞吞噬了一颗质量为太阳质量1.9的中子星。它似乎发生在大约9亿光年之外,不过它在天空中的位置很难精确确定,因为LIGO-Virgo Collaboration探测器中的三个探测器之一当时处于离线状态。
第二个这样的事件发生在10天后的1月15日,其涉及一个6个太阳质量的黑洞和一个1.5个太阳质量的中子星,距离地球约10亿光年。这一次,所有三个探测器都已安装并运行,因此科学家们可以更精确地追踪位置--尽管这仍是比满月大3000倍的一片天空。
在过去,已知中子星对碰撞会产生其他波长的惊人信号如可见光、无线电、X射线和伽马射线。因此,在这些发现之后,天文学家们急忙扫描天空以寻找任何闪光或其他信号。虽然没有发现,但研究小组表示,这并不奇怪,因为涉及到的遥远距离意味着任何光线都会非常微弱。
根据天文学家的说法,另一个因素是黑洞可能是纯食者。正如天文学家Susan Scott所指的那样,它们似乎“就像吃豆人一样”将中子星全部吞噬掉了。
这项研究的论文作者之一Patrick Brady说道:“这些事件并不是黑洞像饼干怪兽一样咀嚼恒星并向周围投掷碎片。这种‘折腾’会产生光,我们认为在这些情况下不会发生。”
这是天文学家首次证实黑洞和中子星之间的碰撞,但还有其他的可能性。第一次是在2019年4月26日,但科学家后来得出结论,该信号很可能只是探测器噪音。2019年8月发现了第二个,但目前仍未确定到底是哪种天体。
下一次观测运行将在探测器进行升级后--于2022年年中开始。毫无疑问,在那之后人们会迎来一些令人难以置信的新发现。
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据科技日报:《天体物理学杂志快报》29日发表的一篇最新研究论文,国际研究团队证实了2020年美国的激光干涉引力波天文台(LIGO)和意大利的处女座引力波天文台(Virgo)探测到的两个引力波事件,确实来自黑洞—中子星并合的过程。这一发现记录了来自约10亿年前的宇宙中两个最极端、最神秘的物体的碰撞。
如果把宇宙看作一个湖面,每个有质量的物体都是“宇宙湖面”中的“船”,当“船”移动或相撞时,即物质和能量发生剧烈运动和变化时,就会导致“湖面”产生“涟漪”,这个“涟漪”便是引力波。
论文合著者、澳大利亚国立大学物理学院教授苏珊·斯科特表示,中子星与黑洞的“死亡螺旋”碰撞发生在大约10亿年前,由于二者质量如此之大,所以直至今天,他们还能探测到碰撞在宇宙中产生的“涟漪”。
“每一次碰撞都不仅仅是两个巨大而致密的物体聚集在一起。黑洞吞噬了它的伴星中子星,这场面真的就像‘吃豆人’一样。”斯科特说。
澳大利亚国立大学引力天体物理中心的约翰尼斯·艾希霍尔茨说,这两次探测最初是在2020年1月5日和15日进行的。当月,研究团队探测到GW200105和GW200115(以探测日期命名)两个引力波事件,显示存在一种“混合型”新系统——每个对都由一颗中子星和一个黑洞组成。
艾希霍尔茨称,虽然这种对黑洞吞噬中子星的探测非常罕见,但他们10天之内探测到了两次。其中一次(GW200105)是一个质量是太阳9倍的黑洞和一颗质量是太阳2倍的中子星;另一次(GW200115)是一个质量大约是太阳6倍的黑洞和一个质量是太阳1.5倍的中子星。而在2019年探测到的两个引力波事件(GW1900814和GW190426),尚不能确定是由黑洞—中子星并合产生的。
斯科特表示,团队之前捕捉到了许多涉及两个黑洞碰撞和两颗中子星相撞的事件。现在,他们已经完成了“拼图的最后一块”,即首次确认观测到来自黑洞和中子星碰撞的引力波。
研究人员说,他们的观察将有助于揭开宇宙中“最复杂的奥秘”,包括物质的构成、空间和时间的运作等。