9亿年前的时空涟漪:黑洞吞食中子星形成引力波

9亿年前的时空涟漪:黑洞吞食中子星形成引力波
2019年08月22日 09:05 新浪科技
图为艺术家绘制的黑洞吞食中子星的概念图。图为艺术家绘制的黑洞吞食中子星的概念图。

  新浪科技讯 北京时间8月21日消息,据国外媒体报道,科学家有可能观察到了一颗被黑洞吞没的中子星,而人们此前从未见过这种现象。

  大约9亿年前,宇宙中发生了一次灾难性事件,由此激起的时空涟漪在今年8月14日那天掠过了地球。科学家用LIGO(激光干涉引力波天文台)和Virgo(意大利版的LIGO)均观察到了此次事件。在展开进一步调查、并做出初步猜测之后,科学家认为,这道时空涟漪可能是由黑洞与中子星合并产生的。

  美国西北大学物理学家、LIGO团队成员克里斯托弗·贝利(Christopher Berry)表示,科学家目前仅能确定此次探测到的信号是一道引力波,并将其命名为S190814bv。由于科学家尚未证实此次合并的是哪两个天体、以及它们的确切大小,贝利暂时不愿对这两个天体“指名道姓”。不过他指出:“根据初步估测,这可能是一次由中子星与黑洞合并形成的引力波。”

  2015年9月14日,距爱因斯坦预言引力波存在的一个世纪之后,LIGO首次探测到了引力波信号。至今不过短短几年时间,科学家已经几乎隔一段时间、就能发现一次引力波了。但尽管取得了如此了不起的成就,研究人员要想确定造成某次引力波的是哪两个天体,仍然困难重重、耗时耗力。

  在此之前,研究人员已经探测到了由两个黑洞、或两个中子星构成的组合,但尚未探测到过由黑洞和中子星构成的系统。在这套系统中,黑洞会不断吞食中子星,甚至将其整个吞进肚子里。

  科学家认为,这类系统中质量不超过太阳三倍的天体应当是中子星,质量至少为太阳五倍的应当是黑洞。然而,虽然科学家尚未观察到过质量少于太阳五倍的黑洞、或超过太阳2.5倍的中子星,但他们并不清楚黑洞的质量下限、以及中子星的质量上限究竟为多少。因此,尽管此次发现的系统中较小的天体质量小于太阳的三倍,但也可能并不是中子星。贝利表示,该天体是中子星的可能性很高,但暂时还无法确定。

  关于此次LIGO和Virgo探测到的信号来源,有几种可能性。

  一、两个天体可能都是中子星,它们之间发生了声势浩大的合并;二、两个天体可能都是黑洞。假如是这种情况,那么其中一个黑洞质量必然小于太阳的三倍,因此将成为目前观测到的最小的黑洞。

  因此,虽然科学家很希望证实此次合并的两个天体是黑洞和中子星(因为此前从未观察到过这两类天体的合并),但无论是这三种可能性中的哪一种,都将标志着科学探索的又一次进步。通过对这些天体系统的研究,我们可以更好地了解中子星与黑洞形成的物理原理,进一步完善我们对这些双天体系统形成与演变过程的理解。

  为确认产生此次引力波的究竟是什么天体,科学家将对可能发生此次合并的宇宙区域进行扫描,尽量获取更多与此次事件有关的信息,引力波领域的天文学家也可以对此次探测到的信号中的轻微扭曲展开研究,但这种研究方法难度很大。

  据科学家介绍,澳大利亚国立大学的星图望远镜对探测提醒做出了回应,并对可能发生此次事件的整片区域展开了扫描,但截至目前为止,仍未找到任何能凭借目测确认的依据。(叶子)

黑洞中子星
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