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物理学家新发现四起黑洞相撞事件

2019-1-5 9:41:11来源:新浪科技作者:叶子责编:浮生评论:

据国外媒体报道,物理学家新发现了四起黑洞相撞事件,并探测到了它们向地球发来的引力波,其中包括迄今为止记录到的规模最大的一次黑洞相撞。

▲计算机模拟的黑洞相撞情景

如今我们知道,宇宙四处的黑洞会以一定频率发生碰撞。一般的黑洞相撞已不再是什么大新闻,如今天文学已经进入了一个新时代,引力波只是我们用来理解宇宙的另一工具而已。随着观察到的引力波事件越来越多,科学家也在不断取得新的进展。LIGO(激光干涉引力波天文台)和Virgo天文台已开始将这些事件进行归类,从而进一步了解其发生频率与原因。

简单回顾一下:广义相对论预测,特定的天文事件可将质量转化为能量,并释放出引力波,即以光速传播的时空涟漪。LIGO天文台有两座长1英里(约合1.6公里)的探测器,分别位于美国华盛顿州和路易斯安那州。Virgo探测器则位于意大利。这些探测器均利用干涉仪搜寻引力波信号。简单来说,它们先将一束激光分开,再将激光重新合并在一起,击中探测器。如果有引力波通过,就会使两束激光发生干涉。该信号产生的晃动程度比质子直径还小。

▲黑洞合并

总的来说,黑洞相撞之后,便会合并成一个更大的黑洞,并将多余的质量以能量形式释放出来,以引力波的形式向外传播。

研究人员对LIGO和Virgo收集的数据进行了筛查,发现在2017年夏季发生了四起新的黑洞相撞事件。这几起事件创造的黑洞质量最小为太阳的17.8倍,最大高达太阳的80.3倍,距地球最近10.44亿光年,最远89.7亿光年。这样一来,人类已知的黑洞相撞事件已经达到了10次,此外还有一次中子星相撞事件。科学家估计,在每立方秒差距(即一个边长32亿光年的立方体)的宇宙中、每年会发生53起黑洞相撞事件。

物理学家通过三次独立分析,在数据中发现了这几起相撞事件。另外还有14起可能的黑洞相撞事件,不过只出现在了其中两次分析中。

其中,产生黑洞质量达太阳80.3倍的那次相撞事件尤其有趣。据佛罗里达大学助理教授伊姆雷·巴托斯(Imre Bartos)解释,科学家们认为恒星坍缩无法产生质量超过太阳45倍的黑洞。此外,这个黑洞似乎在迅速旋转。也许在此之前,有两个黑洞先合并成了一个黑洞,后来又与第三个黑洞进行合并。该事件可能发生在一个富含黑洞的环境中。而银河系中央附近可能就存在这样的环境。

但这种猜测目前仍不足为信。“等LIGO和Virgo观测到更多黑洞相撞事件,我们就能进一步了解这种‘双重’合并事件的发生频率,”巴托斯指出,“但这是一种非常令人激动的可能性。”

对引力波的进一步观测将帮助研究人员确定这些事件可能发生的环境,以及黑洞接近彼此的原因。但还有更多问题值得我们一探究竟。这些观测结果或可帮助科学家寻找轴子等理论粒子。此外,黑洞相撞并不是产生引力波的唯一来源,中子星相撞也可产生引力波。虽然科学家尚未发现新一起中子星相撞事件,但若能多多观测到这一事件,便可为科学家提供一种判断宇宙扩张速度的新途径。

可观测引力波天文学在2015年才正式成为一个新的研究领域,如今正处于令人激动的时机。新探测器不久即将上线,对这些观察发现展开独立验证。有了更多数据,科学家便可了解到更多新信息。LIGO和Virgo天文台将从明年春天起,再次开始收集数据。

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关键词:黑洞引力波宇宙

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