黑洞是密度极高的恒星天体,形成于垂死恒星坍缩成自身。包括光线和其他黑洞在内的一切都无法逃脱它们的引力。现在,华盛顿和路易斯安那州的天文台报告了一次前所未有的双黑洞合并,这是我们观测到的质量最大的合并事件。
这两个黑洞都位于银河系之外遥远的地方,它们在很久以前就开始相互绕转。每个黑洞的质量都超过我们太阳的 100 倍。
探测引力波
2023 年 11 月 23 日,被称为激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的双子天文台探测到了引力波——这是一种与其它天文台捕捉的电磁辐射不同的辐射形式。
LIGO 由两个混凝土管组成,每个管长 4 公里(约 2.5 英里),彼此垂直。激光束被分成两束,沿着每个管传播,在那里激光被镜子反射。当光束返回源头时,构成激光的光束会相互抵消。
当引力波经过时,它会实际扭曲时空,导致激光束、它们所处的混凝土管以及地球本身发生非常轻微的晃动。移动的距离是亚原子粒子大小的一个极小部分。尽管如此,它会改变光束,LIGO 可以利用这种改变来记录有关引力波源的信息。
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破纪录的黑洞
LIGO 的分析表明,信号来自距离地球约 100 亿光年的两个物体,它们以比我们地球快约 40 万倍的速度绕转。这些波记录了这两个巨大物体合并形成一个比我们太阳大 225 倍的更大黑洞时产生的涟漪。这次合并的破纪录特征,接近爱因斯坦相对论允许的极限,使得信号难以解读。这些结果现在首次公开发布。
来自卡迪夫大学的天体物理学家、LIGO 科学合作组织成员 Mark Hannam 在一份新闻稿中表示:“这是我们通过引力波观测到的质量最大的黑洞双星,它对我们对黑洞形成的理解提出了真正的挑战。”
研究团队推测,这两个合并的黑洞本身就是其他黑洞合并的产物,这可以解释它们如何获得如此巨大的质量和速度。当黑洞合并时,它们会使其后代旋转得更快。
这绝不是第一次探测到黑洞合并事件。此前已记录了 300 多起此类事件,尽管迄今为止最大的此类事件产生的黑洞仅是我们太阳的 140 倍,相对微不足道。
制造(引力)波
引力波探测器为恒星研究人员提供了研究宇宙的新工具。LIGO 与意大利的 Virgo 探测器一起,在 2015 年首次直接探测到引力波。
LIGO 最新观测产生的海量数据将使该项目的研究人员忙碌一段时间。
来自伯明翰大学的天体物理学家 Gregorio Carullo 在一份新闻稿中表示:“社区需要数年时间才能完全解读这个复杂的信号模式及其所有含义。尽管最可能的解释仍然是黑洞合并,但更复杂的场景可能是破译其意外特征的关键。未来令人兴奋!”
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加州理工学院。LIGO 探测到有史以来质量最大的黑洞合并事件















