黑洞与中子星的美丽邂逅

黑洞与中子星的美丽邂逅
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照片:Dana Berry / Swift / NASA
天文学家说,通过对引力波探测器数据的分析推测可能发生了碰撞的迹象即说明黑洞可能吞噬了中子星,如果正确那么将是天文学家首次发现中子星被黑洞所吞噬,这标志着引力波在宇宙中波动活动。如果得到证实,美国的双Ligo探测器和意大利的Virgo探测器的探测将成为黑洞和中子星在二元系统中配对的第一个证据。这些观察结果还可以揭示出这种戏剧性合并的性质的新细节,包括中子星在穿越黑洞的门槛之前是否被撕裂,或者它是否被无缝地滑入遗忘状态。
Ligo合作的发言人兼威斯康星大学密尔沃基分校物理学教授Patrick Brady表示,4月26日发生的可能发生碰撞的信号需要进一步分析才能让团队确信这是真正的事件。而不是背景噪音中的随机光点。“这就像听一个人在一个繁忙的咖啡馆里窃窃私语,很难知道他说了什么,甚至不可以确定这个人真的是在低声说话,”他说。“这个意外获得的收获需要一些时间的分析才能得出确切的结论。”
他将观察结果错误的可能性大约14%。当两个巨大的物体发生碰撞时,Ligo和Virgo会在宇宙中感受到微小的涟漪。在Ligo和Virgo探测器第二次发现两颗中子星的灾难性合并之后的一天,可能发现了这种可能的探测。自4月1日第三次观测活动开始以来,探测器也发现了三次黑洞合并。
中子星,又名波霎,是恒星演化到末期,经由引力坍缩发生超新星爆炸之后,成为少数恒星的归宿之一(它们是在超新星爆炸后的巨型恒星的坍塌残余物)更多的大质量恒星继续形成黑洞。一颗典型的中子星质量介于太阳质量的1.35到2.1倍,半径则在10至20公里之间,它们具有光滑的纯中子壳,比钢强 100亿倍。乒乓球大小的中子星相当于地球上一座山的质量。中子星是20世纪激动人心的重大发现,为人类探索自然开辟了新的领域,而且对现代物理学的发展产生了深远影响,成为上世纪60年代天文学的四大发现之一。
当两颗中子星碰撞时,它们不仅发出引力波而且还发出光,这意味着如果天文学家能够及时将光学望远镜旋转到正确的天空,它们也可以在光波中发现爆炸后的后续反应。中子星和黑洞可能合并的位置估计发生在12亿光年之外,已经缩小到整个天空的3%左右 - 但这仍然是一个广阔的地区。伯明翰大学引力波天文学研究所所长Alberto Vecchio教授说:“所有的天文学家现在都在追逐这一片3%的巨大天空,以确定当时是否真的有一些光波出线。”
检测到一缕辐射可以揭示关于物体大小和合并性质的关键细节。与直觉相反,最大的黑洞是密度最小的,这些物体边缘的引力拉力最小,因此与非常大的黑洞相撞的中子星可能只是从视野中消失。“中子星只会潜入,没有任何反应,就是这样,”韦基奥说。
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如果得到证实,探测将成为黑洞和中子星在二元系统中配对的第一个证据。照片:AP
相比之下,对于一个较小的黑洞,接近事件视界的重力将是如此剧烈,以至于它可以撕碎中子星,以几个块的方式吞噬它。“然后你会得到这种极其密集的物质,其速度只有光速的一小部分,”韦奇奥说,他说这可以释放出可以被地球望远镜发现的壮观的辐射。自Ligo于2015年开始观察以来,其敏感度已显著提高,这意味着它现在每月能进行多次类似的观测。这增加了它发现以前看不见的奇异物体的机会,这些物体在理论上被预测,例如玻色子星或迷你黑洞。
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黑洞与中子星的美丽邂逅】 “我们正在打开一个关于宇宙的新窗口,这将有希望为我们提供一个全新的视角,”布拉迪说。

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