天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

時空結構中的漣漪揭示了什麼可能是首例宇宙碰撞。

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

這位畫家的繪畫描繪了一個黑洞吞噬了中子星。當中子星繞黑洞旋轉時,黑洞的巨大引力將其粉碎成碎片,

大約9億年前,一個黑洞釋放了一個可怕的,它在宇宙中迴盪。8月14日,時空結構中所產生的漣漪經過了地球,這為我們提供了前所未有的最佳類型的宇宙碰撞證據,這可能提供有關宇宙如何工作的新見解。

這項名為S190814bv的探測,很可能是由黑洞和中子星合併而成的,中子星是爆炸星的超稠密殘留物。儘管天文學家一直期望這樣的雙星系統存在,但它們從未被望遠鏡掃描過天堂尋找不同波長的光來發現。(請參閱使用巨大的射電望遠鏡陣列拍攝的黑洞輪廓的第一張圖片。)

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

將新生恆星所在的外臂彎曲,將中心恆星變黃,成為老恆星的所在地。

但是,天文學家還期望,如果黑洞和中子星合併時,這種系統會產生稱為重力波的漣漪。這些時空漣漪是一個多世紀以前由愛因斯坦的廣義相對論所預測的,該理論表明兩個極重質量的物體的碰撞將導致宇宙的結構起皺。

LIGO天文臺在2015年首次檢測到引力波,當時兩個天文學家發現了兩個黑洞合為一體的信號。從那時起,LIGO及其歐洲同行處女座天文臺發現了另外的黑洞合併,以及兩個中子星的碰撞。LIGO和處女座都檢測到了S190814bv,如果實際上是中子星-黑洞合併,那將是重力波拾取的第三種獨特碰撞。

引力波

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

在這張哈勃太空望遠鏡影像中,來自爆炸恆星的碎片在大麥哲倫星系(LMC)星系中旋轉。

儘管探測器還在4月26日發現了中子星黑洞合併的跡象,但研究人員稱S190814bv更具吸引力。四月份的事件很可能有七分之一的機會被地球發出噪音,類似於四月份信號的虛假警報預計將每20個月彈出一次。但是S190814bv幾乎可以肯定來自我們的星球以外,並且看到類似於S190814bv的錯誤警報,LIGO團隊估計您必須等待比宇宙年齡更長的時間。

西北大學物理學家LIGO小組成員克里斯托弗·貝里說:“這讓我感到更加興奮。” “出現一個真正的可能性更大,因此這意味著值得投入更多的時間和精力。”

宇宙破碎機

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

NGC 1569是一個位於駱駝綱(The Giraffe)約一千一百萬光年外的小星系。

LIGO和處女座還追蹤了S190814bv的起源,直到一個橢圓形的天空,其寬度大約是滿月的11倍,這使得望遠鏡可以跟蹤異常的閃光。全世界和在軌的儀器都暫停了定期安排的觀測以加入狩獵活動,並實時發佈了其早期結果。

“這非常令人興奮,” 美國宇航局Swift望遠鏡的天文臺科學家Aaron Tohuv​​avohu說,該望遠鏡一直在尋找與引力波信號相同的天空中的X射線和紫外線的閃光。“我整晚都沒睡,我為此感到非常高興。”

如果斯威夫特(Swift)和其他望遠鏡確實看到了LIGO和處女座的碰撞所帶來的餘輝,那對天文學將是一筆巨大的交易,因為光將使科學家們首次看到中子星的內部,並可能測試極限新方式的相對論。

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

明亮的藍白色區域顯示新形成的恆星,周圍環繞著氫雲,顏色呈粉紅色。

西北大學的物理學家LIGO團隊成員Vicky Kalogera說:“對於一個理論家來說,那真是太棒了,而且就像一個夢想家一樣。”

但是,望遠鏡並不會看到任何東西。當前的理論預測,中子星和黑洞的碰撞不會總是發出光,這取決於兩個物體的質量如何比較。

黑洞和中子星的質量越接近,恆星旋入黑洞所需的時間就越長。這使這對行星對彼此更緊密地繞軌道運行,這為黑洞提供了更多的機會,使其在重力作用下切碎中子星。在發光的五彩紙屑落入黑洞之前,它可以散發出望遠鏡可以拾取的光。

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

宇宙塵埃滾滾而來,數十億年前,當兩個螺旋星系合併時,形成了一個巨大的橢圓星系。

但是,如果黑洞的質量比中子星大得多,它可以使整個星團幾乎沒有糊塗或大驚小怪地吞下,也不會發光。Kalogera說,科學家們仍在梳理S190814bv上的數據,以限制黑洞的質量,這應該澄清此事件的情況。

評估情況

另一個奇怪的可能性是S190814bv中的較小物體根本不是中子星。

LIGO和處女座根據每次碰撞中對象的估計質量對合並進行分類。低於我們太陽質量三倍的任何東西都被視為中子星。任何超過我們太陽質量五倍的東西都被視為黑洞。在這種情況下,S190814bv中的較小物體估計小於三個太陽質量。

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

M81位於大熊座大約1200萬光年,是地球望遠鏡可觀測到的最明亮的星系之一。

儘管理論上可能存在質量較小的黑洞,但對宇宙的X射線測量尚未發現任何跡象。同樣,我們對中子星的最佳理論認為,如果它們變得比兩個太陽質量大得多,它們就會坍塌成黑洞。如果三到五個太陽質量之間的距離只是反映了我們觀測中的距離,而S190814bv中較小的物體是一品脫大小的黑洞,該怎麼辦?

天文學家可能只是看到一個黑洞吞下了一顆死星

黑眼或惡眼星系的綽號來自出現在恆星系統明亮中心前方的吸光塵埃帶。

貝里說:“這個事件可能告訴我們的確有兩個奧秘。” “中子星的最大質量是多少,黑洞的最小質量是什麼?”

引力波的微妙特徵可能使科學家們弄清楚S190814bv較小物體的身份。而且,如果後續測量結果確實能捕捉到餘輝(Kalogera說可能需要花費數週),則幾乎可以確認較小的物體是中子星。

貝里說,無論最終發出什麼信號,這都是第一個信號:“這是雙贏的局面。”


分享到:


相關文章: