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引力波觀測站發(fā)布最新的天體碰撞事件目錄

時(shí)間：2021-11-12 15:20:26

近日，引力波觀測站發(fā)布了最新的天體碰撞事件目錄。新發(fā)現(xiàn)的35次事件包括與史上最輕中子星相關(guān)的事件，以及兩次巨大黑洞的碰撞。

從2019年11月1日起，美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)以及意大利的處女座引力波探測器(Virgo)開始了為期21周的觀測，此后，與日本的KAGRA引力波探測器展開相關(guān)合作，該探測器于2020年2月開始觀測。日前，科學(xué)家在arXiv預(yù)印本網(wǎng)站公布了最新的合作觀測成果。

引力波是時(shí)空結(jié)構(gòu)中的漣漪，在大質(zhì)量物體加速時(shí)產(chǎn)生。最新的探測結(jié)果與LIGO-Virgo之前報(bào)道的探測結(jié)果一樣，相關(guān)事件都是由一對致密恒星殘骸螺旋合并而成。絕大多數(shù)情況下(包括LIGO2015年的首次歷史性探測)，合并事件涉及成對的黑洞，但在少數(shù)情況下，其中一個或兩個物體是中子星。

該合作項(xiàng)目最初只發(fā)布了高可信度的探測數(shù)據(jù)，但最新的目錄(以及2020年10月發(fā)布的前一份目錄)包括了所有可能的數(shù)據(jù)。該團(tuán)隊(duì)估計(jì)，目錄中大約10%~15%的最新候選信號是“由儀器噪聲波動引起”的假警報(bào)。

根據(jù)合并產(chǎn)生的波的形狀和頻率，研究人員可以計(jì)算出相關(guān)物體的許多特征細(xì)節(jié)，包括它們的質(zhì)量及其與地球的距離。最近35次事件距地球從2.45億~22億秒差距(8億到70多億光年)不等。其中兩個事件涉及質(zhì)量超過太陽60倍的黑洞。對于天體物理學(xué)家而言，這些黑洞的存在本身就是個問題。一般來說，黑洞被認(rèn)為是由一顆大質(zhì)量恒星在生命末期坍縮形成的。

但主流理論預(yù)測，一些即將死亡的恒星應(yīng)該爆炸而不是坍縮，這導(dǎo)致大約65~120倍太陽質(zhì)量黑洞數(shù)量的減少。

去年發(fā)布的觀測結(jié)果披露了LIGO和Virgo于2019年5月21日捕捉到的一次合并，這次合并已經(jīng)挑戰(zhàn)了這一假設(shè)，因?yàn)樗婕耙粋€85倍太陽質(zhì)量的黑洞。研究小組此次又確認(rèn)了兩個異常事件，由此看來，先前的那次事件似乎不是偶然事件。

德國馬普學(xué)會引力物理研究所的LIGO天體物理學(xué)家Alessandra Buonanno說，一種可能的解釋是，這些巨大的黑洞可能是早期合并的結(jié)果，而不是源于單個恒星的坍縮。“我們看到的可能是第二代二元結(jié)構(gòu)。”她說。

2019年年底，研究人員發(fā)現(xiàn)了另一個有趣的事件，一個質(zhì)量是太陽30倍的黑洞吞噬了一顆微小的中子星。后者的質(zhì)量只有太陽的1.17倍，是已知最輕的中子星之一，也是LIGO-Virgo探測到的質(zhì)量最低的物體。但Buonanno說，這是一個可信度較低的探測，因此可能代表的是背景噪聲，而不是真正的事件。

另一位LIGO天體物理學(xué)家、芝加哥大學(xué)的Daniel Holz說，黑洞合并的次數(shù)已經(jīng)足夠讓研究人員看清其大致模式。其中最明顯的是，黑洞合并往往發(fā)生在離地球更遠(yuǎn)的星系中。

澳大利亞國立大學(xué)引力天體物理學(xué)中心教授Susan Scott說，該新發(fā)現(xiàn)是“我們在解開宇宙進(jìn)化秘密的探索中向前邁出的一大步”。

LIGO和Virgo于2020年3月27日關(guān)閉并進(jìn)行升級。預(yù)計(jì)2022年底，它們將重新開放。(文樂樂)

標(biāo)簽：引力波宇宙進(jìn)化秘密引力波觀測站天體碰撞

來源: 《中國科學(xué)報(bào)》編輯: FN008

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