天文學家說他們發現了有史以來最大規模的兩個黑洞合併
天文學家可能已經探測到有史以來最大規模的兩個黑洞的碰撞，一個發生在大約70億年前的混亂合併，其跡象才剛剛到達我們這裡。這場災難**件為研究人員提供了一個前排座位，讓他們可以看到宇宙中最難以捉摸的物體之一的誕生。
遙遠的展覽包括兩個主要參與者：一個黑洞的質量大約是太陽的66倍，另一個黑洞的質量大約是太陽的85倍。這兩顆行星靠得很近，每秒快速旋轉幾圈，最終以猛烈的能量爆發碰撞在一起，在整個宇宙中發出衝擊波。他們合併的結果是什麼？一個黑洞的質量大約是太陽的142倍。
這樣的發現對天文學家來說可能是一個重大發現。到目前為止，科學家們已經能夠探測並間接觀測到兩個不同大小範圍的黑洞。較小的種類是太陽質量的5到100倍。在光譜的另一端，則是超大質量黑洞——位於星系中心的那種黑洞，其質量是我們太陽的數百萬和數十億倍。多年來，科學家們一直試圖找出介於兩者之間的黑洞，即所謂的“中等質量黑洞”，其質量範圍是太陽質量的100到1000倍。天文學家確信這種生物肯定存在，但還沒有找到它們存在的任何直接證據。一些潛在的中間黑洞已經被發現，但仍然被認為是候選人。
麻省理工學院LIGO實驗室研究引力波的助理教授salvatorevitale告訴《邊緣》雜誌說：“它們確實是（擁有）數千萬太陽質量的黑洞與數百萬太陽質量之間缺失的聯絡。”。“人們在兩者之間找不到任何東西，總是讓人有點困惑。”
有了這一發現，今天在《物理評論快報》和《天體物理學快報》期刊上有了詳細的報道，我們可能首次發現了一箇中等質量黑洞的誕生。這一發現有助於解釋為什麼宇宙看起來是這樣的——在星系中心有相對豐富的小黑洞和一些超大質量黑洞的散佈。關於超大質量黑洞是如何變得如此之大的一個理論是，較小的黑洞一次又一次地合併，不斷鞏固，直到它們變得巨大。但如果是這樣的話，宇宙中一定有中間黑洞。維塔萊說：“這就是為什麼天文學家一直在廣泛尋找這些，因為它們將有助於解決這個難題。”。
為了探測這種黑洞舞蹈，科學家們測量了合併產生的微小衝擊波。當像黑洞這樣巨大無比的物體合併時，它們會扭曲時空，在宇宙結構中產生漣漪，並以事件的光速向外噴射。這些被稱為引力波的漣漪在產生時是巨大的，但當它們到達我們的星球時，卻非常微弱，難以探測。
多虧了美國和義大利的天文臺，科學家們已經非常善於探測這些微小的引力波。這些被稱為LIGO和Virgo的觀測站是專門設計用來探測這些來自災難性合併的微小波的——透過測量波紋如何影響地球上懸浮的鏡子。自從LIGO在2015年首次探測到引力波以來，這些天文臺已經取得了令人印象深刻的成就，探測到了大約67個黑洞、中子星以及黑洞與中子星的合併。
在53億帕斯卡之外，今天宣佈的探測也是LIGO和**座迄今為止發現的最遠的合併，海浪需要70億年才能到達我們身邊。這一事件被稱為GW190521，於2019年5月21日被探測到，它非常微弱，很容易被錯過。LIGO和**座的探測器只接收到合併後的四個小波波，這種擾動只持續了十分之一秒。研究這些資料的科學家們使用了四種不同的演算法來尋找這些擺動，最終使他們能夠精確定位合併的質量以及釋放的能量。維塔萊說：“在碰撞過程中，相當於太陽質量七倍的物質被破壞，變成了離開系統的能量，所以如果你仔細想想，這在能量學方面是相當令人印象深刻的。”。“相當於7個太陽在很短的時間內被摧毀。”
由於探測範圍很小，LIGO和**座的天文學家們正在考慮這樣一種可能性：他們可能並沒有真正看到一個巨大的黑洞合併，而是從一顆正在坍塌的恆星或其他一些奇怪的現象中接收到了波。然而，黑洞合併是對他們所觀察到的最簡單和最有意義的解釋。天文學家估計，像這樣的合併比LIGO和Virgo所看到的較小的黑洞合併更為罕見，這就解釋了為什麼天文臺需要一段時間才能發現這種黑洞。維塔萊說：“像這樣的每一個事件，都會有大約500個較小黑洞的合併，所以這是非常罕見的。”。
但維塔萊希望再次看到這樣的合併。目前，LIGO和Virgo沒有進行觀測，但這兩個設施將在明年年底重新上線，並進行一些升級，使他們的儀器比以前更加敏感。維塔萊說：“我們應該能夠探測到更多這種極其沉重的物體，然後我們就能夠更多地說明它們的起源、它們來自哪裡、它們有多稀有以及它們的特性。”。“所以我們真的可以探測這些黑洞的生死。”
- 發表於 2021-04-17 19:04
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