科学家利用重力波首次探测到黑洞与中子星的合并

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一队科学家的国际研究团队,证实2020年美国的激光干涉重力波天文台(Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory,简称 LIGO)和意大利的室女座重力波干涉仪(VIRGO Interferometer)探测到两个重力波事件,确实来自黑洞与中子星并合过程。 这个发现记录来自约十亿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,这个涟漪便是重力波。

澳洲国立大学物理学院教授苏珊·史葛(Susan Scott)表示,中子星与黑洞的死亡螺旋碰撞发生在大约十亿年前,由于二者质量如此之大,所以直至今天,还能探测到碰撞在宇宙中产生的涟漪。 她指出,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。 而是黑洞吞噬了它的中子星伴星。

澳洲国立大学重力天体物理中心的约翰尼斯·艾希霍尔茨(Johannes Eichholz)说,这两次探测最初是在2020年1月5日和15日
进行。 当月,研究团队探测到GW200105和GW200115(以探测日期命名)两个重力波事件,显示存在一种混合型新系统,即是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,但他们十天之内探测到了两次。 其中一次(GW200105)是一个质量是太阳九倍的黑洞和一颗质量是太阳两倍的中子星;另一次(GW200115)是一个质量大约是太阳六倍的黑洞和一个质量是太阳一倍半的中子星。 而在2019年探测到的两个重力波事件(GW1900814和GW190426),尚不能确定是由黑洞与中子星并合产生。

史葛表示,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,他们已经完成拼图的最后一块,即是首次确认观测到来自黑洞和中子星碰撞的重力波。

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。

【图:麻省理工学院;文:节录自科学网页;新闻资讯由林景明提供】研究全文刊登在2021年6月29日出版的《天体物理学快报》

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