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引力波探測器資料揭示黑洞可能吞噬了中子星,中子星或將被撞擊吞噬

照片:Dana Berry / Swift / NASA

天文學家說,透過對引力波探測器資料的分析推測可能發生了碰撞的跡象即說明黑洞可能吞噬了中子星,如果正確那麼將是天文學家首次發現中子星被黑洞所吞噬,這標誌著引力波在宇宙中波動活動。如果得到證實,美國的雙Ligo探測器和義大利的Virgo探測器的探測將成為黑洞和中子星在二元系統中配對的第一個證據。這些觀察結果還可以揭示出這種戲劇性合併的性質的新細節,包括中子星在穿越黑洞的門檻之前是否被撕裂,或者它是否被無縫地滑入遺忘狀態。

Ligo合作的發言人兼威斯康星大學密爾沃基分校物理學教授Patrick Brady表示,4月26日發生的可能發生碰撞的訊號需要進一步分析才能讓團隊確信這是真正的事件。而不是背景噪音中的隨機光點。“這就像聽一個人在一個繁忙的咖啡館裡竊竊私語,很難知道他說了什麼,甚至不可以確定這個人真的是在低聲說話,”他說。“這個意外獲得的收穫需要一些時間的分析才能得出確切的結論。”

他將觀察結果錯誤的可能性大約14%。當兩個巨大的物體發生碰撞時,Ligo和Virgo會在宇宙中感受到微小的漣漪。在Ligo和Virgo探測器第二次發現兩顆中子星的災難性合併之後的一天,可能發現了這種可能的探測。自4月1日第三次觀測活動開始以來,探測器也發現了三次黑洞合併。

中子星,又名波霎,是恆星演化到末期,經由引力坍縮發生超新星爆炸之後,成為少數恆星的歸宿之一(它們是在超新星爆炸後的巨型恆星的坍塌殘餘物)更多的大質量恆星繼續形成黑洞。一顆典型的中子星質量介於太陽質量的1。35到2。1倍,半徑則在10至20公里之間,它們具有光滑的純中子殼,比鋼強 100億倍。乒乓球大小的中子星相當於地球上一座山的質量。中子星是20世紀激動人心的重大發現,為人類探索自然開闢了新的領域,而且對現代物理學的發展產生了深遠影響,成為上世紀60年代天文學的四大發現之一。

當兩顆中子星碰撞時,它們不僅發出引力波而且還發出光,這意味著如果天文學家能夠及時將光學望遠鏡旋轉到正確的天空,它們也可以在光波中發現爆炸後的後續反應。中子星和黑洞可能合併的位置估計發生在12億光年之外,已經縮小到整個天空的3%左右 - 但這仍然是一個廣闊的地區。伯明翰大學引力波天文學研究所所長Alberto Vecchio教授說:“所有的天文學家現在都在追逐這一片3%的巨大天空,以確定當時是否真的有一些光波出線。”

檢測到一縷輻射可以揭示關於物體大小和合並性質的關鍵細節。與直覺相反,最大的黑洞是密度最小的,這些物體邊緣的引力拉力最小,因此與非常大的黑洞相撞的中子星可能只是從視野中消失。“中子星只會潛入,沒有任何反應,就是這樣,”韋基奧說。

如果得到證實,探測將成為黑洞和中子星在二元系統中配對的第一個證據。照片:AP

相比之下,對於一個較小的黑洞,接近事件視界的重力將是如此劇烈,以至於它可以撕碎中子星,以幾個塊的方式吞噬它。“然後你會得到這種極其密集的物質,其速度只有光速的一小部分,”韋奇奧說,他說這可以釋放出可以被地球望遠鏡發現的壯觀的輻射。自Ligo於2015年開始觀察以來,其敏感度已顯著提高,這意味著它現在每月能進行多次類似的觀測。這增加了它發現以前看不見的奇異物體的機會,這些物體在理論上被預測,例如玻色子星或迷你黑洞。

“我們正在開啟一個關於宇宙的新視窗,這將有希望為我們提供一個全新的視角,”布拉迪說。