时空结构中的涟漪揭示了什么可能是首例宇宙碰撞。
大约9亿年前,一个黑洞释放了一个可怕的,它在宇宙中回荡。8月14日,时空结构中所产生的涟漪经过了地球,这为我们提供了前所未有的最佳类型的宇宙碰撞证据,这可能提供有关宇宙如何工作的新见解。
这项名为S190814bv的探测,很可能是由黑洞和中子星合并而成的,中子星是爆炸星的超稠密残留物。尽管天文学家一直期望这样的双星系统存在,但它们从未被望远镜扫描过天堂寻找不同波长的光来发现。(请参阅使用巨大的射电望远镜阵列拍摄的黑洞轮廓的第一张图片。)
但是,天文学家还期望,如果黑洞和中子星合并时,这种系统会产生称为重力波的涟漪。这些时空涟漪是一个多世纪以前由爱因斯坦的广义相对论所预测的,该理论表明两个极重质量的物体的碰撞将导致宇宙的结构起皱。
LIGO天文台在2015年首次检测到引力波,当时两个天文学家发现了两个黑洞合为一体的信号。从那时起,LIGO及其欧洲同行处女座天文台发现了另外的黑洞合并,以及两个中子星的碰撞。LIGO和处女座都检测到了S190814bv,如果实际上是中子星-黑洞合并,那将是重力波拾取的第三种独特碰撞。
引力波
尽管探测器还在4月26日发现了中子星黑洞合并的迹象,但研究人员称S190814bv更具吸引力。四月份的事件很可能有七分之一的机会被地球发出噪音,类似于四月份信号的虚假警报预计将每20个月弹出一次。但是S190814bv几乎可以肯定来自我们的星球以外,并且看到类似于S190814bv的错误警报,LIGO团队估计您必须等待比宇宙年龄更长的时间。
西北大学物理学家LIGO小组成员克里斯托弗·贝里说:“这让我感到更加兴奋。” “出现一个真正的可能性更大,因此这意味着值得投入更多的时间和精力。”
宇宙破碎机
LIGO和处女座还追踪了S190814bv的起源,直到一个椭圆形的天空,其宽度大约是满月的11倍,这使得望远镜可以跟踪异常的闪光。全世界和在轨的仪器都暂停了定期安排的观测以加入狩猎活动,并实时发布了其早期结果。
“这非常令人兴奋,” 美国宇航局Swift望远镜的天文台科学家Aaron Tohuvavohu说,该望远镜一直在寻找与引力波信号相同的天空中的X射线和紫外线的闪光。“我整晚都没睡,我为此感到非常高兴。”
如果斯威夫特(Swift)和其他望远镜确实看到了LIGO和处女座的碰撞所带来的余辉,那对天文学将是一笔巨大的交易,因为光将使科学家们首次看到中子星的内部,并可能测试极限新方式的相对论。
西北大学的物理学家LIGO团队成员Vicky Kalogera说:“对于一个理论家来说,那真是太棒了,而且就像一个梦想家一样。”
但是,望远镜并不会看到任何东西。当前的理论预测,中子星和黑洞的碰撞不会总是发出光,这取决于两个物体的质量如何比较。
黑洞和中子星的质量越接近,恒星旋入黑洞所需的时间就越长。这使这对行星对彼此更紧密地绕轨道运行,这为黑洞提供了更多的机会,使其在重力作用下切碎中子星。在发光的五彩纸屑落入黑洞之前,它可以散发出望远镜可以拾取的光。
但是,如果黑洞的质量比中子星大得多,它可以使整个星团几乎没有糊涂或大惊小怪地吞下,也不会发光。Kalogera说,科学家们仍在梳理S190814bv上的数据,以限制黑洞的质量,这应该澄清此事件的情况。
评估情况
另一个奇怪的可能性是S190814bv中的较小物体根本不是中子星。
LIGO和处女座根据每次碰撞中对象的估计质量对合并进行分类。低于我们太阳质量三倍的任何东西都被视为中子星。任何超过我们太阳质量五倍的东西都被视为黑洞。在这种情况下,S190814bv中的较小物体估计小于三个太阳质量。
尽管理论上可能存在质量较小的黑洞,但对宇宙的X射线测量尚未发现任何迹象。同样,我们对中子星的最佳理论认为,如果它们变得比两个太阳质量大得多,它们就会坍塌成黑洞。如果三到五个太阳质量之间的距离只是反映了我们观测中的距离,而S190814bv中较小的物体是一品脱大小的黑洞,该怎么办?
贝里说:“这个事件可能告诉我们的确有两个奥秘。” “中子星的最大质量是多少,黑洞的最小质量是什么?”
引力波的微妙特征可能使科学家们弄清楚S190814bv较小物体的身份。而且,如果后续测量结果确实能捕捉到余辉(Kalogera说可能需要花费数周),则几乎可以确认较小的物体是中子星。
贝里说,无论最终发出什么信号,这都是第一个信号:“这是双赢的局面。”
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